(57)【要約】  実施例は、第１導電型半導体層、第２導電型半導体層、および前記第１導電型半導体層と第２導電型半導体層間に配置される活性層を含む半導体構造物；前記半導体構造物上に配置される第１絶縁層；前記第１導電型半導体層上に配置される第１電極；前記第２導電型半導体層上に配置される第２電極；前記第１電極上に配置される第１カバー電極；前記第２電極上に配置される第２カバー電極；および前記第１カバー電極の上面から前記第２カバー電極の上面に延びる第２絶縁層；を含み、前記半導体構造物は前記第１電極が配置された前記第１導電型半導体層の上面から前記活性層の側面、および前記第２電極が配置された前記第２導電型半導体層の上面まで延びる第１表面を含み、前記第１絶縁層は前記第１表面で前記第１電極と離隔して配置され、前記第１絶縁層は前記第１表面で、前記第１半導体層の上面と垂直な第１方向に前記第１カバー電極と重なる半導体素子を含む。  【選択図】図４
2019526940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型半導体層、第２導電型半導体層、および前記第１導電型半導体層と第２導電型半導体層間に配置される活性層を含む半導体構造物；
前記半導体構造物上に配置される第１絶縁層；
前記第１導電型半導体層上に配置される第１電極；
前記第２導電型半導体層上に配置される第２電極；
前記第１電極上に配置される第１カバー電極；
前記第２電極上に配置される第２カバー電極；および
前記第１カバー電極の上面から前記第２カバー電極の上面に延びる第２絶縁層；を含み、
前記半導体構造物は前記第１電極が配置された前記第１導電型半導体層の上面から前記活性層の側面、および前記第２電極が配置された前記第２導電型半導体層の上面まで延びる第１表面を含み、
前記第１絶縁層は前記第１表面で前記第１電極と離隔して配置され、
前記第１絶縁層は前記第１表面で、前記第１導電型半導体層の上面と垂直な第１方向に前記第１カバー電極と重なる、半導体素子。
【請求項２】
前記１絶縁層が前記第１電極と離隔した幅は０μｍより大きく４μｍより小さい、請求項１に記載の半導体素子。
【請求項３】
前記第１絶縁層は前記第１表面で前記第２電極と離隔して配置され、
前記第１絶縁層は前記第１表面で前記第１方向に前記第２カバー電極と重なる、請求項１に記載の半導体素子。
【請求項４】
前記第１電極は上面に配置される第１溝、および前記第１溝を囲む突起部を含み、
前記第１カバー電極は前記第１溝および前記突起部上に配置される、請求項１に記載の半導体素子。
【請求項５】
前記突起部と前記第１カバー電極の間に配置される酸化膜を含む、請求項４に記載の半導体素子。
【請求項６】
前記半導体構造物は前記第１導電型半導体層を露出させた非発光領域および前記非発光領域より突出した発光領域を含み、
前記発光領域は前記活性層および前記第２導電型半導体層を含み、
前記第２カバー電極は前記発光領域上に配置される複数個のパッド部および前記複数個のパッド部を連結する連結部を含む、請求項１に記載の半導体素子。
【請求項７】
前記半導体構造物は平面上互いに向かい合う第１側面と第３側面の中央をそれぞれ貫通する第１仮想線と互いに向かい合う第２側面と第４側面の中央をそれぞれ貫通する第２仮想線によって定義される複数個の分割領域を含み、
前記複数個の分割領域は第１側面と第４側面を含む第１分割領域、第１側面と第２側面を含む第２分割領域、第２側面と第３側面を含む第３分割領域、第３側面と第４側面を含む第４分割領域を含み、
前記複数個のパッド部は前記第１分割領域に配置される第１パッド部、前記第２分割領域に配置される第２パッド部、前記第４分割領域に配置される第３パッド部を含み、
前記連結部は前記第１パッド部と前記第２パッド部を連結する第１連結部、および前記第１パッド部と前記第３パッド部を連結する第２連結部を含む、請求項６に記載の半導体素子。
【請求項８】
前記第１連結部は前記第１仮想線に近くなるほど幅が狭くなり、
前記第２連結部は前記第２仮想線に近くなるほど幅が狭くなる、請求項７に記載の半導体素子。
【請求項９】
前記第１溝は前記第１分割領域に配置される第１−１溝、前記第２分割領域に配置される第１−２溝、前記第３分割領域に配置される第１−３溝、および前記第４分割領域に配置される第１−４溝を含み、
前記第１−３溝は前記第１−１溝、第１−２溝、および第１−４溝より大きい、請求項７に記載の半導体素子。
【請求項１０】
第１導電型半導体層、第２導電型半導体層、および前記第１導電型半導体層と第２導電型半導体層間に配置される活性層を含む半導体構造物；
前記半導体構造物上に配置される第１絶縁層；
前記第１導電型半導体層上に配置される第１電極；
前記第２導電型半導体層上に配置される第２電極；
前記第１電極上に配置される第１カバー電極；および
前記第２電極上に配置される第２カバー電極；を含み、
前記半導体構造物は前記第１電極が配置された前記第１導電型半導体層の上面から前記活性層の側面、および前記第２電極が配置された前記第２導電型半導体層の上面まで延びる第１表面を含み、
前記第１絶縁層は前記第１表面で前記第２電極と離隔して配置され、
前記第１絶縁層は前記第１表面で、前記第１導電型半導体層の上面と垂直な第１方向に前記第２カバー電極と重なる、半導体素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施例は半導体素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＧａＮ、ＡｌＧａＮなどの化合物を含む半導体素子は、広くて調整が容易なバンドギャップエネルギーを有するなどの多くの長所を有するため、発光素子、受光素子および各種ダイオードなどとして多様に使われ得る。
【０００３】
特に、半導体の３−５族または２−６族化合物半導体物質を利用した発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）やレーザーダイオード（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）のような発光素子は、薄膜成長技術および素子材料の開発により、赤色、緑色、青色および紫外線などの多様な色を実現することができ、蛍光物質を利用したり色を組み合わせることによって効率のよい白色光線の具現も可能であり、蛍光灯、白熱灯などの既存の光源に比べて低消費電力、半永久的な寿命、迅速な応答速度、安全性、環境親和性の長所を有する。
【０００４】
それだけでなく、光検出器や太陽電池のような受光素子も半導体の３−５族または２−６族化合物半導体物質を利用して製作する場合、素子材料の開発により多様な波長領域の光を吸収して光電流を生成することによって、ガンマ線からラジオ波長領域まで多様な波長領域の光を利用することができる。また迅速な応答速度、安全性、環境親和性および素子材料の容易な調節の長所を有するため、電力制御または超高周波回路や通信用モジュールにも容易に利用することができる。
【０００５】
したがって、半導体素子は光通信手段の送信モジュール、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）表示装置のバックライトを構成する冷陰極管（ＣＣＦＬ：Ｃｏｌｄ  Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ  Ｌａｍｐ）を代替する発光ダイオードバックライト、蛍光灯や白熱電球を代替できる白色発光ダイオード照明装置、自動車ヘッドライトおよび信号灯およびＧａｓや火災を感知するセンサなどにまで応用が拡大している。また、半導体素子は高周波応用回路やその他電力制御装置、通信用モジュールにまで応用が拡大され得る。
【０００６】
特に、紫外線波長領域の光を放出する発光素子は硬化作用や殺菌作用をするため、硬化用、医療用、および殺菌用として使われ得る。
【０００７】
最近紫外線発光素子に対する研究が活発であるが、これまで紫外線発光素子は垂直型またはフリップチップで具現し難い問題があり、光抽出効率が相対的に劣る問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
実施例は光抽出効率が向上した半導体素子を提供する。
【０００９】
実施例は電流分散効率が優秀な半導体素子を提供する。
【００１０】
実施例はフリップチップタイプの紫外線発光素子を提供する。
【００１１】
実施例は動作電圧が改善された半導体素子を提供する。
【００１２】
実施例は光出力が向上した半導体素子を提供する。
【００１３】
実施例で解決しようとする課題はこれに限定されず、下記で説明する課題の解決手段や実施形態から把握され得る目的や効果も含まれると言える。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一実施例に係る半導体素子は、第１導電型半導体層、第２導電型半導体層、および前記第１導電型半導体層と第２導電型半導体層間に配置される活性層を含む半導体構造物；前記半導体構造物上に配置される第１絶縁層；前記第１導電型半導体層上に配置される第１電極；前記第２導電型半導体層上に配置される第２電極；前記第１電極上に配置される第１カバー電極；前記第２電極上に配置される第２カバー電極；および前記第１カバー電極の上面から前記第２カバー電極の上面に延びる第２絶縁層；を含み、前記半導体構造物は前記第１電極が配置された前記第１導電型半導体層の上面から前記活性層の側面、および前記第２電極が配置された前記第２導電型半導体層の上面まで延びる第１表面を含み、前記第１絶縁層は前記第１表面で前記第１電極と離隔して配置され、前記第１絶縁層は前記第１表面で、前記第１半導体層の上面と垂直な第１方向に前記第１カバー電極と重なる。
【００１５】
前記１絶縁層が前記第１電極と離隔した幅は０μｍより大きく４μｍより小さくてもよい。
【００１６】
前記第１絶縁層は前記第１表面で前記第２電極と離隔して配置され、前記第１絶縁層は前記第１表面で前記第１方向に前記第２カバー電極と重なり得る。
【００１７】
前記第１電極は上面に配置される第１溝、および前記第１溝を囲む突起部を含み、前記第１カバー電極は前記第１溝および前記突起部上に配置され得る。
【発明の効果】
【００１８】
実施例によると、光抽出効率が向上する。
【００１９】
また、電流分散効率が優秀であるため光出力が向上され得る。
【００２０】
また、動作電圧を下げることができる。
【００２１】
本発明の多様かつ有益な長所と効果は前述した内容に限定されず、本発明の具体的な実施形態を説明する過程でより容易に理解されるはずである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施例に係る半導体素子の概念図。
【図２】リセスの個数の変化により光出力が向上する構成を説明するための図面。
【図３】リセスの個数の変化により光出力が向上する構成を説明するための図面。
【図４】図１のＡ部分拡大図。
【図５】図３のＢ部分拡大図。
【図６】図４のＣ部分拡大図。
【図７】第１電極と反射層の層構造を示した図面。
【図８ａ】図６の第１変形例。
【図８ｂ】図６の第２変形例。
【図９】図６の第３変形例。
【図１０】反射層の多様な形状を示した図面。
【図１１】本発明の第２実施例に係る半導体素子の概念図。
【図１２】本発明の第３実施例に係る半導体素子の断面図。
【図１３ａ】図１２のＡ部分拡大図。
【図１３ｂ】図１３ａの変形例。
【図１４ａ】本発明の第３実施例に係る半導体素子の平面図。
【図１４ｂ】本発明の第３実施例に係る第１電極のエッチング領域を示す平面図。
【図１４ｃ】図１４ｂの変形例。
【図１４ｄ】本発明の第３実施例に係る第１カバー電極と第２カバー電極を示す平面図。
【図１４ｅ】図１４ｄの変形例。
【図１５ａ】メサエッチングによって発光領域を形成した平面図。
【図１５ｂ】メサエッチングによって発光領域を形成した断面図。
【図１６ａ】第１電極を形成した平面図。
【図１６ｂ】第１電極を形成した断面図。
【図１７ａ】第２電極を形成した平面図。
【図１７ｂ】第２電極を形成した断面図。
【図１８ａ】第１電極をエッチングして第１溝を形成した平面図。
【図１８ｂ】第１電極をエッチングして第１溝を形成した断面図。
【図１９ａ】第１カバー電極および第２カバー電極を形成した平面図。
【図１９ｂ】第１カバー電極および第２カバー電極を形成した断面図。
【図２０ａ】第２絶縁層を形成した平面図。
【図２０ｂ】第２絶縁層を形成した断面図。
【図２１】本発明の第３実施例に係る半導体素子の平面を撮影した写真。
【図２２】本発明の第３実施例に係る半導体素子の断面を撮影した写真。
【図２３】本発明の第３実施例に係る半導体素子パッケージを示した図面。
【図２４】本発明の実施例に係る半導体構造物の概念図。
【図２５】半導体構造物のアルミニウム組成を測定したグラフ。
【図２６】本発明の第４実施例に係る半導体素子の概念図。
【図２７】図２６の平面図。
【図２８】図２７のＡ−Ａ方向断面図。
【図２９】第２導電層の平面図。
【図３０】最小面積の第２導電層を示す平面図。
【図３１】最小面積の第２導電層を示す断面図。
【図３２】第２導電層の構成を説明するための図面。
【図３３】図３２の第１変形例。
【図３４】図３２の第２変形例。
【図３５】本発明の第５実施例に係る半導体素子の概念図。
【図３６】図３５の平面図。
【図３７】図３６のＢ−１部分拡大図。
【図３８】図３６のＢ−２部分拡大図。
【図３９】図３７のＢ−Ｂ方向断面図。
【図４０】図３９の第１変形例。
【図４１ａ】図３９の第２変形例。
【図４１ｂ】第２変形例の平面図。
【図４２】図３９の第３変形例。
【図４３】本発明の第６実施例に係る半導体素子の概念図。
【図４４】図４３の平面図。
【図４５】図４４のＣ−Ｃ方向断面図。
【図４６】図４５の第１変形例。
【図４７】図４５の第２変形例。
【図４８】本発明の一実施例に係る半導体素子パッケージの概念図。
【図４９】本発明の一実施例に係る半導体素子パッケージの平面図。
【図５０】図４９の変形例。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本実施例は他の形態に変形されたり複数の実施例が互いに組み合わせられ得、本発明の範囲は下記で説明するそれぞれの実施例に限定されるものではない。
【００２４】
特定の実施例で説明された事項が他の実施例で説明されていなくても、他の実施例でその事項と反対または矛盾する説明がない限り、他の実施例に関連した説明と理解され得る。
【００２５】
例えば、特定の実施例で構成Ａに対する特徴を説明し、他の実施例で構成Ｂに対する特徴を説明したのであれば、構成Ａと構成Ｂが結合された実施例が明示的に記載されていなくても反対または矛盾する説明がない限り、本発明の技術的範囲に属するものと理解されるべきである。
【００２６】
実施例の説明において、いずれか一つのｅｌｅｍｅｎｔが他のｅｌｅｍｅｎｔの「上（うえ）または下（した）（ｏｎ  ｏｒ  ｕｎｄｅｒ）」に形成されるものと記載される場合において、上（うえ）または下（した）（ｏｎ  ｏｒ  ｕｎｄｅｒ）は二つのｅｌｅｍｅｎｔが互いに直接（ｄｉｒｅｃｔｌｙ）接触するか、一つ以上の他のｅｌｅｍｅｎｔが前記二つのｅｌｅｍｅｎｔの間に配置されて（ｉｎｄｉｒｅｃｔｌｙ）形成されるものをすべて含む。また、「上（うえ）または下（した）（ｏｎ  ｏｒ  ｕｎｄｅｒ）」で表現される場合、一つのｅｌｅｍｅｎｔを基準として上側方向だけでなく下側方向の意味も含み得る。
【００２７】
以下では、添付した図面を参照して本発明の実施例について本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。
【００２８】
図１は、本発明の第１実施例に係る半導体素子の概念図である。
【００２９】
図１を参照すると、実施例に係る半導体素子は第１導電型半導体層１２４、第２導電型半導体層１２７、および第１導電型半導体層１２４と第２導電型半導体層１２７の間に配置される活性層１２６を含む半導体構造物１２０を含む。
【００３０】
本発明の実施例に係る半導体構造物１２０は紫外線波長帯の光を出力することができる。例示的に半導体構造物は、近紫外線波長帯の光ＵＶ−Ａを出力してもよく、遠紫外線波長帯の光ＵＶ−Ｂを出力してもよく、深紫外線波長帯の光ＵＶ−Ｃを出力してもよい。波長範囲は半導体構造物１２０のＡｌの組成比によって決定され得る。
【００３１】
例示的に、近紫外線波長帯の光ＵＶ−Ａは３２０ｎｍ〜４２０ｎｍ範囲の波長を有することができ、遠紫外線波長帯の光ＵＶ−Ｂは２８０ｎｍ〜３２０ｎｍ範囲の波長を有することができ、深紫外線波長帯の光ＵＶ−Ｃは１００ｎｍ〜２８０ｎｍ範囲の波長を有することができる。
【００３２】
第１導電型半導体層１２４はＩＩＩ−Ｖ族、ＩＩ−ＶＩ族などの化合物半導体で具現され得、第１ドーパントがドーピングされ得る。第１導電型半導体層１２４はＩｎｘ１Ａｌｙ１Ｇａ１−ｘ１−ｙ１Ｎ（０≦ｘ１≦１、０≦ｙ１≦１、０≦ｘ１＋ｙ１≦１）の組成式を有する半導体材料、例えばＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮなどから選択され得る。そして、第１ドーパントはＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｔｅのようなｎ型ドーパントであり得る。第１ドーパントがｎ型ドーパントである場合、第１ドーパントがドーピングされた第１導電型半導体層１２４はｎ型半導体層であり得る。
【００３３】
活性層１２６は第１導電型半導体層１２４と第２導電型半導体層１２７の間に配置される。活性層１２６は第１導電型半導体層１２４を通じて注入される電子（または正孔）と第２導電型半導体層１２７を通じて注入される正孔（または電子）が会う層である。活性層１２６は電子と正孔が再結合することによって低いエネルギー準位に遷移し、紫外線波長を有する光を生成することができる。
【００３４】
活性層１２６は単一井戸構造、多重井戸構造、単一量子井戸構造、多重量子井戸（Ｍｕｌｔｉ  Ｑｕａｎｔμｍ  Ｗｅｌｌ；ＭＱＷ）構造、量子ドット構造または量子細線構造のうちいずれか一つの構造を有することができ、活性層１２６の構造はこれに限定されない。
【００３５】
第２導電型半導体層１２７は活性層１２６上に形成され、ＩＩＩ−Ｖ族、ＩＩ−ＶＩ族などの化合物半導体で具現され得、第２導電型半導体層１２７に第２ドーパントがドーピングされ得る。第２導電型半導体層１２７はＩｎｘ５Ａｌｙ２Ｇａ１−ｘ５−ｙ２Ｎ（０≦ｘ５≦１、０≦ｙ２≦１、０≦ｘ５＋ｙ２≦１）の組成式を有する半導体物質またはＡｌＩｎＮ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰのうち選択された物質で形成され得る。第２ドーパントがＭｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａなどのようなｐ型ドーパントである場合、第２ドーパントがドーピングされた第２導電型半導体層１２７はｐ型半導体層であり得る。
【００３６】
複数個のリセス１２８は第２導電型半導体層１２７の第１面１２７Ｇで活性層１２６を貫通して第１導電型半導体層１２４の一部の領域まで配置され得る。リセス１２８の内部には第１絶縁層１３１が配置されて第１導電層１６５を第２導電型半導体層１２７および活性層１２６と電気的に絶縁させることができる。
【００３７】
第１電極１４２はリセス１２８の上面に配置されて第１導電型半導体層１２４と電気的に連結され得る。第２電極２４６は第２導電型半導体層１２７の第１面１２７Ｇに配置され得る。
【００３８】
第２電極２４６が配置される第２導電型半導体層１２７の第１面はＡｌＧａＮであり得る。しかし、必ずしもこれに限定されるものではなく、電流の注入効率を高めるために第１面１２７Ｇと第２電極２４６の間にはバンドギャップが小さいＧａＮ層が配置されてもよい。
【００３９】
第１電極１４２と第２電極２４６はオーミック電極であり得る。第１電極１４２と第２電極２４６は、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｚｉｎｃ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）、ＩＡＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ａｌｕｍｉｎｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）、ＩＧＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｇａｌｌｉｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）、ＩＧＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｇａｌｌｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）、ＡＺＯ（ａｌｕｍｉｎｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）、ＡＴＯ（ａｎｔｉｍｏｎｙ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）、ＧＺＯ（ｇａｌｌｉｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯＮ（ＩＺＯ  Ｎｉｔｒｉｄｅ）、ＡＧＺＯ（Ａｌ−Ｇａ  ＺｎＯ）、ＩＧＺＯ（Ｉｎ−Ｇａ  ＺｎＯ）、ＺｎＯ、ＩｒＯｘ、ＲｕＯｘ、ＮｉＯ、ＲｕＯｘ／ＩＴＯ、Ｎｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ、またはＮｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ／ＩＴＯ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｆのうち少なくとも一つを含んで形成され得るが、このような材料に限定されはしない。
【００４０】
半導体素子の一側の角領域には第２電極パッド１６６が配置され得る。第２電極パッド１６６は中央部分が陥没して上面が凹部と凸部を有することができる。上面の凹部にはワイヤー（図示されず）がボンディングされ得る。したがって、接着面積が広くなって第２電極パッド１６６とワイヤーがさらに堅固にボンディングされ得る。
【００４１】
第２電極パッド１６６は光を反射する作用ができるため、第２電極パッド１６６は半導体構造物１２０と近いほど光抽出効率が向上され得る。
【００４２】
第２電極パッド１６６の凸部の高さは活性層１２６より高くてもよい。したがって、第２電極パッド１６６は活性層１２６から素子の水平方向に放出される光を上部に反射して光抽出効率を向上させ、指向角を制御することができる。
【００４３】
パッシベーション層１８０は半導体構造物１２０の上部面と側面に形成され得る。パッシベーション層１８０は第２電極２４６と隣接した領域や第２電極２４６の下部で第１絶縁層１３１と接触することができる。
【００４４】
第１絶縁層１３１がオープンされて第２電極パッド１６６が第２導電層１５０と接触する部分の幅ｄ２２は、４０μｍ〜９０μｍであり得る。幅ｄ２２が４０μｍより小さいと動作電圧が上昇する問題があり、幅ｄ２２が９０μｍより大きいと第２導電層１５０を外部に露出させないための工程マージンの確保が困難であり得る。
【００４５】
第２導電層１５０が第２電極パッド１６６の外側領域で外部に露出すると、素子の信頼性が低下し得る。したがって、幅ｄ２２は第２電極パッド１６６の全体幅の６０％〜９５％であり得る。
【００４６】
第１絶縁層１３１は第１電極１４２を活性層１２６および第２導電型半導体層１２７と電気的に絶縁させることができる。また、第１絶縁層１３１は第２導電層１５０を第１導電層１６５と電気的に絶縁させることができる。
【００４７】
第１絶縁層１３１は、ＳｉＯ２、ＳｉｘＯｙ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉｘＮｙ、ＳｉＯｘＮｙ、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＡｌＮなどからなる群から少なくとも一つが選択されて形成され得るが、これに限定されない。第１絶縁層１３１は単層または多層で形成され得る。例示的に第１絶縁層１３１は、銀Ｓｉ酸化物やＴｉ化合物を含む多層構造のＤＢＲ（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｂｒａｇｇ  ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）でもよい。しかし、必ずしもこれに限定されず、第１絶縁層１３１は多様な反射構造を含んでもよい。
【００４８】
第１絶縁層１３１が反射機能を遂行する場合、活性層１２６から側面に向かって放出される光を上向き反射させて光抽出効率を向上させることができる。紫外線半導体素子は青色光を放出する半導体素子に比べて、リセス１２８の個数が多くなるほど光抽出効率はより効果的であり得る。
【００４９】
第２導電層１５０は第２電極２４６を覆うことができる。したがって、第２電極パッド１６６と、第２導電層１５０、および第２電極２４６は一つの電気的チャネルを形成することができる。
【００５０】
第２導電層１５０は第２電極２４６を覆い、第１絶縁層１３１の側面と下面に接することができる。第２導電層１５０は第１絶縁層１３１との接着力がよい物質からなり、Ｃｒ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｕなどの物質で構成される群から選択される少なくとも一つの物質およびこれらの合金で構成され得、単一層あるいは複数の層で構成され得る。
【００５１】
第２絶縁層１３２は第２導電層１５０を第１導電層１６５と電気的に絶縁させる。第１導電層１６５は第２絶縁層１３２を貫通して第１電極１４２と電気的に連結され得る。
【００５２】
半導体構造物１２０の下部面とリセス１２８の形状に沿って第１導電層１６５と接合層１６０が配置され得る。第１導電層１６５は反射率が優秀な物質で構成され得る。例示的に第１導電層１６５はアルミニウムを含むことができる。第１導電層１６５がアルミニウムを含む場合、活性層１２６から放出される光を上部に反射する役割をして光抽出効率を向上させることができる。
【００５３】
接合層１６０は導電性材料を含むことができる。例示的に接合層１６０は金、錫、インジウム、アルミニウム、シリコン、銀、ニッケル、および銅で構成される群から選択される物質またはこれらの合金を含むことができる。
【００５４】
基板１７０は導電性物質で構成され得る。例示的に基板１７０は金属または半導体物質を含むことができる。基板１７０は電気伝導度および／または熱伝導度が優秀な金属であり得る。この場合、半導体素子の動作時に発生する熱を迅速に外部に放出することができる。
【００５５】
基板１７０はシリコン、モリブデン、シリコン、タングステン、銅およびアルミニウムで構成される群から選択される物質またはこれらの合金を含むことができる。
【００５６】
半導体構造物１２０の上面には凹凸が形成され得る。このような凹凸は半導体構造物１２０から出射する光の抽出効率を向上させることができる。凹凸は紫外線の波長によって平均高さが異なり得、ＵＶ−Ｃの場合、３００ｎｍ〜８００ｎｍ程度の高さを有し、平均５００ｎｍ〜６００ｎｍ程度の高さを有する時に光抽出効率が向上され得る。
【００５７】
図２および図３は、リセスの個数の変化により光出力が向上する構成を説明するための図面である。
【００５８】
半導体構造物１２０はアルミニウム組成が高くなると半導体構造物１２０内で電流分散特性が低下し得る。また、活性層はＧａＮ系の青色発光素子に比べて側面に放出する光量が増加するようになる（ＴＭモード）。このようなＴＭモードは紫外線半導体素子で主に発生し得る。
【００５９】
紫外線半導体素子は青色ＧａＮ半導体素子に比べて電流分散特性が劣っている。したがって、紫外線半導体素子は青色ＧａＮ半導体素子に比べて相対的に多い第１電極１４２を配置する必要がある。
【００６０】
アルミニウムの組成が高くなると電流分散特性が悪化し得る。図２を参照すると、それぞれの第１電極１４２付近の地点にのみ電流が分散し、距離が遠い地点では電流密度が急激に低下し得る。したがって、有効発光領域Ｐ２が狭くなり得る。
【００６１】
有効発光領域Ｐ２は、電流密度が最も高い第１電極１４２の中心での電流密度を基準として、電流密度が４０％以下の境界地点までの領域と定義することができる。例えば、有効発光領域Ｐ２はリセス１２８の中心から４０μｍ以内の範囲で注入電流のレベル、Ａｌの組成により調節され得る。
【００６２】
低電流密度領域Ｐ３は電流密度が低いため発光にほとんど寄与できない可能性がある。したがって、実施例は電流密度が低い低電流密度領域Ｐ３に第１電極１４２をさらに配置するか反射構造を利用して光出力を向上させることができる。
【００６３】
一般的に青色光を放出するＧａＮ系の半導体素子の場合、相対的に電流分散特性が優秀であるため、リセス１２８および第１電極１４２の面積を最小化することが好ましい。リセス１２８と第１電極１４２の面積が大きくなるほど活性層１２６の面積が小さくなるためである。しかし、実施例の場合、アルミニウムの組成が高くて電流分散特性が相対的に劣っているため、活性層１２６の面積を犠牲にしてでも第１電極１４２の個数を増加させて低電流密度領域Ｐ３を減らすことが好ましい。
【００６４】
図３を参照すると、リセス１２８の個数が４８個の場合にはリセス１２８が横縦方向に一直線に配置されず、ジグザグに配置され得る。この場合、低電流密度領域Ｐ３の面積はさらに狭くなってほとんどの活性層が発光に参加することができる。
【００６５】
リセス１２８の個数が７０個〜１１０個となる場合、電流がより効率的に分散して動作電圧はさらに低くなり、光出力は向上することができる。ＵＶ−Ｃを発光する半導体素子ではリセス１２８の個数が７０個より少ない場合、電気的光学的特性が低下され得、１１０個より多い場合、電気的特性は向上され得るものの、活性層の体積が減るため光学的特性が低下し得る。この時、リセス１２８の直径は２０μｍ〜７０μｍであり得る。
【００６６】
図１と図２を参照すると、複数個の第１電極１４２が第１導電型半導体層１２４と接触する第１面積は、半導体構造物１２０の水平方向最大断面積の７．４％〜２０％、または１０％〜２０％以下であり得る。第１面積はそれぞれの第１電極１４２が第１導電型半導体層１２４と接触する面積の和であり得る。
【００６７】
複数個の第１電極１４２の第１面積が７．４％未満である場合には、十分な電流分散特性を有することができないため光出力が減少し、２０％を超過する場合には、活性層１２６および第２電極２４６の面積が過度に減少して動作電圧が上昇し、光出力が減少する問題がある。
【００６８】
また、複数個のリセス１２８の総面積は半導体構造物１２０の水平方向最大断面積の１０％〜３０％または１３％〜３０％であり得る。リセス１２８の総面積が前記条件を満足しないと第１電極１４２の総面積を７．４％以上２０％以下に制御し難い。また、動作電圧が上昇し、光出力が減少する問題がある。
【００６９】
第２導電型半導体層１２７の面積は半導体構造物１２０の水平方向最大面積からリセス１２８の総面積を除いた面積であり得る。例示的に第２導電型半導体層１２７の面積は半導体構造物１２０の水平方向最大面積の７０％〜９０％であり得る。
【００７０】
第２電極２４６と第２導電型半導体層１２７が接触する第２面積は半導体構造物１２０の水平方向最大断面積の５０％以上７０％以下であり得る。第２面積は第２電極２４６が第２導電型半導体層１２７と接触する総面積であり得る。
【００７１】
第２面積が５０％未満である場合には、第２電極２４６の面積が小さくなって動作電圧が上昇し、ホールの注入効率が低下する問題がある。第２面積が７０％を超過する場合には、第１面積を効果的に広くすることができないため電子の注入効率が低下する問題がある。第２電極２４６と第２導電型半導体層１２７が接触しない面積は１％〜２０％であり得る。
【００７２】
第１面積と第２面積は反比例関係を有する。すなわち、第１電極１４２の個数を増やすためにリセス１２８の個数を増やす場合、第２電極２４６の面積が減少することになる。したがって、電気的、光学的特性を高めるためには電子とホールの分散特性がバランスをとらなければならない。したがって、第１面積と第２面積の適正な比率を定めることが重要である。
【００７３】
複数個の第１電極１４２が第１導電型半導体層１２４に接触する第１面積と第２電極２４６が第２導電型半導体層１２７に接触する第２面積の比（第１面積：第２面積）は１：３〜１：７であり得る。
【００７４】
面積比が１：７より大きくなる場合には第１面積が相対的に小さくなって電流分散特性が悪化し得る。また、面積比が１：３より小さくなる場合、相対的に第２面積が小さくなって電流分散特性が悪化し得る
【００７５】
第１電極１４２は抵抗の低い金属または金属酸化物を含むことができる。第１電極１４２は可視光や紫外線光を吸収することがある。したがって、光抽出の観点で第１電極１４２に吸収される光の量を減らす必要がある。
【００７６】
例示的に第１電極１４２の面積を狭くして反射層を配置すると光抽出効率を向上させることができる。この時、電流分散に必要な第１電極１４２の接触面積を確保しながらも、できるだけ反射領域を確保することが重要である。
【００７７】
図４は図１のＡ部分拡大図であり、図５は図３のＢ部分拡大図であり、図６は図４のＣ部分拡大図であり、図７は第１電極と反射層の層構造を示した図面である。
【００７８】
図４を参照すると、第１導電型半導体層１２４はＡｌの濃度が相対的に低い低濃度層１２４ａとＡｌの濃度が相対的に高い高濃度層１２４ｂを有することができる。高濃度層１２４ｂはＡｌの濃度が６０％〜７０％であり得、低濃度層１２４ａはＡｌの濃度が４０％〜５０％であり得る。低濃度層１２４ａは活性層１２６と隣接して配置され得る。
【００７９】
第１電極１４２は低濃度層１２４ａの内部に配置され得る。すなわち、リセス１２８は低濃度層１２４ａの領域まで形成され得る。高濃度層１２４ｂはＡｌの濃度が高いため電流拡散特性が相対的に低いためである。したがって、リセス１２８の内部で第１電極１４２が低濃度層１２４ａと接してオーミックを形成することができ、高濃度層１２４ｂに発光する光が高濃度層１２４ｂで吸収されないため発光効率が向上され得る。
【００８０】
リセス１２８の直径Ｗ３は２０μｍ〜７０μｍであり得る。リセス１２８の直径Ｗ３は第２導電型半導体層１２７の下部に配置されて第１リセス１２８で最も広い面積と定義することができる。
【００８１】
リセス１２８の直径Ｗ１が２０μｍより小さい場合、リセス１２８の内部に配置される第１電極１４２を形成するにおいて工程マージンを確保し難い。また、リセス１２８の直径Ｗ１が７０μｍより大きいと活性層１２６の面積が減少して発光効率が悪化し得る。
【００８２】
リセス１２８の上面１２８−１の直径Ｗ５は２５μｍ〜６５μｍであり得る。例示的にリセス１２８の直径Ｗ３は５６μｍであり、上面１２８−１の直径Ｗ５は５４μｍであり得る。リセス１２８の傾き角度θ５は７０度〜９０度であり得る。このような面積範囲を満足する場合、上面１２８−１に第１電極１４２を形成するのに有利となり得、多くの個数のリセス１２８を形成することができる。
【００８３】
傾き角度θ５が９０度より小さいか１２０度より大きいと、活性層１２６の面積が減って発光効率が悪化し得る。リセス１２８の傾き角度θ５を利用すれば第１電極１４２と第２電極２４６の面積を調節することができる。
【００８４】
紫外線光の吸収を減らすために、第２電極２４６の厚さは第１絶縁層１３１の厚さより薄くてもよい。第２電極２４６の厚さは１ｎｍ〜１５ｎｍであり得る。
【００８５】
第２電極２４６は第１絶縁層１３１と１μｍ〜４μｍの離隔距離Ｓ４を有することができる、離隔距離Ｓ４が１μｍ未満である場合には工程マージンを確保し難いため信頼性が悪化し得る。離隔距離Ｓ４が４μｍより長い場合、第２電極２４６が配置される面積が狭くなって動作電圧が上昇し得る。
【００８６】
第２導電層１５０は第２電極２４６を覆うことができる。したがって、第２電極パッド１６６と、第２導電層１５０、および第２電極２４６は一つの電気的チャネルを形成することができる。
【００８７】
第２導電層１５０が第１絶縁層１３１の側面と下面に接する場合、第２電極２４６の熱的、電気的信頼性を向上させることができる。また、第２導電層１５０は第１絶縁層１３１と第２電極２４６の間に放出される光を上部に反射する反射機能を有することができる。第２導電層１５０と第２導電性半導体層１２６が接してショットキー接合が形成される領域が配置され得、ショットキー接合を形成することによって電流分散が容易となり得る。
【００８８】
第２導電層１５０は第１絶縁層１３１の下部に延長され得る。この場合、第１絶縁層１３１の終端が浮く現象を抑制することができる。したがって、外部の湿気または汚染物質の浸透を防止することができる。
【００８９】
第２絶縁層１３２は第２導電層１５０を第１導電層１６５と電気的に絶縁させることができる。第１導電層１６５は第２絶縁層１３２を貫通して第１電極１４２と電気的に連結され得る。
【００９０】
実施例によると、第１電極１４２と第２電極２４６の間の領域で第２絶縁層１３２が第１絶縁層１３１上に配置されるため、第１絶縁層１３１に欠陥が発生した場合にも外部の湿気および／またはその他汚染物質の浸透を防止することができる。
【００９１】
例示的に第１絶縁層１３１と第２絶縁層１３２が一つの層で構成された場合、クラックのような欠陥が厚さ方向に容易に伝播され得る。したがって、外部に露出した欠陥を通じて外部の湿気や汚染物質が半導体構造物に浸透することができる。
【００９２】
しかし、実施例によると、第１絶縁層１３１上に別途の第２絶縁層１３２が配置されるため、第１絶縁層１３１に形成された欠陥が第２絶縁層１３２に伝播し難い。すなわち、第１絶縁層１３１と第２絶縁層１３２の間の界面が欠陥の伝播を遮蔽する役割を遂行することができる。
【００９３】
第１絶縁層１３１の厚さは第２絶縁層１３２の厚さより小さくてもよい。例示的に第１絶縁層１３１の厚さは３００ｎｍ〜７００ｎｍであり得る。３００ｎｍより薄い場合、電気的信頼性が悪化し得、７００ｎｍより厚いと第２導電層１５０が第１絶縁層１３１の上部と側面に配置される時、第２導電層１５０のステップカバレッジ特性が悪いため剥離やクラックを誘発し得る。剥離やクラックを誘発する場合、電気的信頼性が悪化したり光抽出効率が低下する問題点を引き起こし得る。
【００９４】
第２絶縁層１３２の厚さは４００ｎｍ〜１０００ｎｍであり得る。４００ｎｍより薄い場合、素子の動作時に電気的信頼性が悪化し得、１０００ｎｍより厚い場合工程時に素子に加えられる圧力や熱的ストレスによって信頼性が低下され得、工程時間が長くなって素子の単価が高くなる問題を引き起こし得る。第１絶縁層１３１と第２絶縁層１３２の厚さはこれに限定されない。
【００９５】
図４〜図６を参照すると、リセス１２８の上面１２８−１には第１導電型半導体層１２４と電気的に連結される第１電極１４２が配置され得る。反射層１６２は半導体構造物の厚さ方向に第１電極１４２と第１導電型半導体層１２４の間に配置され得る。このような構成によると、半導体構造物内で第１電極１４２に入射する光Ｌ１を反射して光吸収を防止することができる。
【００９６】
第１電極１４２は第１面に第１溝１４２−１が形成され得る。反射層１６２は第１溝１４２−１内に配置され得る。第１溝１４２−１は反射層１６２を形成した後、第１電極１４２を形成する過程で形成されてもよい。
【００９７】
反射層１６２はリセス１２８の上面１２８−１に配置されて第１導電型半導体層１２４と直接に接触することができる。しかし、必ずしもこれに限定されず、後述するように反射層１６２は第１電極１４２の下部に配置されたり、または第１電極１４２の内部に配置されてもよい。
【００９８】
反射層１６２の直径Ｗ１は４μｍ〜２０μｍであり得る。反射層１６２の直径Ｗ１が４μｍより小さい場合、第１電極１４２の光吸収量が増加する問題があり、反射層１６２の直径が２０μｍより大きくなる場合、電流注入のための第１電極１４２の面積を確保し難い問題がある。
【００９９】
第１電極１４２の直径Ｗ２は２４μｍ〜５０μｍであり得る。この範囲を満足する場合、電流分散に有利となり得、多くの個数の第１電極１４２を配置することができる。
【０１００】
第１電極１４２の直径Ｗ２が２４μｍより小さい場合、第１導電型半導体層１２４に注入される電流が不十分な場合があり得る。また、第１電極１４２の直径Ｗ２が５０μｍより大きい場合、第１電極１４２の数が不足となり電流分散特性が低下し得る。
【０１０１】
第１電極１４２の幅Ｓ２は第１電極１４２の半径Ｓ１＋Ｓ２と反射層１６２の半径Ｓ１の差であり得る。第１電極１４２の幅Ｓ２は５μｍ〜２０μｍであり得る。
【０１０２】
第１電極１４２の幅Ｓ２は第１導電型半導体層１２４のアルミニウム組成に比例し得る。例示的に第１導電型半導体層１２４のアルミニウムの組成が６０％である場合、第１電極１４２の幅Ｓ２は３０ｎｍであり得る。これに反し、第１導電型半導体層１２４のアルミニウム組成が４０％である場合、第１電極１４２の幅Ｓ２は１０ｎｍであり得る。アルミニウムの組成が高くなるほど電流分散効率が弱くなるためである。
【０１０３】
反射層１６２の面積と第１電極１４２の面積の比は１：２〜１：４であり得る。すなわち、反射層１６２の面積は第１電極１４２の面積の２５％〜５０％であり得る。面積の比が１：２より小さい場合には第１電極１４２の面積が小さくなって電流分散効率が低下し得る。また、面積比が１：４より大きい場合、反射層１６２の面積が小さくなって第１電極１４２に吸収される光量が増加し得る。
【０１０４】
この時、前述した通り、第１電極１４２が第１導電型半導体層１２４に接触する第１面積と第２電極２４６が第２導電型半導体層１２７に接触する第２面積の比（第１面積：第２面積）を１：３〜１：７に維持する場合、電流分散特性と光抽出効率を向上させることができる。
【０１０５】
図６を参照すると、第１電極１４２の厚さｄ２は第１絶縁層１３１の厚さｄ３より薄くてもよい。第１絶縁層１３１の厚さｄ３は第１電極１４２の厚さｄ２の１１０％〜１３０％以上であり得る。第１電極１４２の厚さｄ２が第１絶縁層１３１の厚さｄ３より薄い場合、第１導電層１６５を配置する時に発生するステップカバレッジ特性の低下による剥離およびクラックなどの問題点を解決することができる。また、第１絶縁層１３１と第１間隔Ｓ６を有することによって第２絶縁層１３２のギャップフィル（Ｇａｐ−ｆｉｌ）特性が向上され得る。
【０１０６】
第１電極１４２と第１絶縁層１３１の第１間隔Ｓ６は０μｍより大きく４μｍより小さくてもよい。第１電極１４２と第１絶縁層１３１の第１間隔Ｓ６が４μｍより大きい場合、リセス１２８の上面１２８−１に配置される第１絶縁層１３１の幅が減って工程マージンを確保し難いため信頼性が悪化し得る。また、第１電極１４２の幅Ｓ２が減って動作電圧特性が悪化し得る。
【０１０７】
リセス１２８の上面１２８−１は第１絶縁層１３１と第１導電型半導体層１２４が接する第１領域Ｓ５、第２絶縁層１３２と第１導電型半導体層１２４が接触する第２領域（第１間隔、Ｓ６）、第１電極１４２と第１導電型半導体層１２４が接する第３領域Ｓ２、および反射層１６２と第１導電型半導体層１２４が接する第４領域Ｗ１を含むことができる。
【０１０８】
第１領域Ｓ５の幅が広くなると第３領域Ｓ２が狭くなり、第１領域Ｓ５の幅が広くなると第３領域Ｓ２が広くなり得る。
【０１０９】
第１領域Ｓ５の第１方向（Ｘ方向）幅は１１μｍ〜２８μｍであり得る。１１μｍより小さいと、工程マージンの確保が難しいため素子の信頼性が悪化し得、２８μｍより大きいと第１電極１４２の幅Ｓ２が減って電気的特性が悪化し得る。第１方向は半導体構造物の厚さ方向と垂直な方向であり得る。
【０１１０】
第２領域Ｓ６の幅は第３領域Ｓ６と第４領域Ｗ１の幅を調節して決定することができる。素子全体に電流分布を均一にし、電流注入を最適化するためにリセス１２８の幅を前記範囲内で自由に設計することができる。
【０１１１】
また、リセス１２８の上面の広さは第１領域Ｓ５、第２領域Ｓ６、および第３領域Ｓ２の幅を調節して決定することができる。リセス１２８の面積が大きくなる場合、第２電極２４６が配置され得る面積が減る。これを通じて第１電極１４２と第２電極２４６の比率を決定することができ、電子と正孔の密度（ｄｅｎｓｉｔｙ）を整合させ的電流密度を最適化するためにリセス１２８の幅を前記範囲内で設計することができる。
【０１１２】
図７を参照すると、反射層１６２は第１層１６２ａおよび第２層１６２ｂを含む。第１層１６２ａは接着および拡散防止機能を遂行することができる。第１層１６２ａはクロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、およびニッケル（Ｎｉ）のうち少なくとも一つを含むことができる。第１層１６２ａの厚さは０．７ｍ〜７ｎｍであり得る。厚さは０．７ｍより小さい場合、接着効果および拡散防止効果が低下する問題があり、厚さが７ｎｍより大きい場合、紫外線吸収量が多くなり得る。
【０１１３】
第２層１６２ｂはアルミニウムを含むことができる。第２層１６２ｂの厚さは３０ｎｍ〜１２０ｎｍであり得る。第２層１６２ｂの厚さが３０ｎｍより小さい場合、紫外線波長帯で反射率が低下する問題があり、厚さが１２０ｎｍより厚くなっても反射効率がほとんど上昇しない。
【０１１４】
第１電極１４２は複数の層で構成され得る。例示的に第１電極１４２は第１−１電極１４２ａ、第１−２電極１４２ｂ、第１−３電極１４２ｃを含むことができる。第１−１電極１４２ａはクロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、およびニッケル（Ｎｉ）のうち少なくとも一つを含むことができる。第１−１電極１４２ａは第１層１６２ａと類似する構造であり得るが、厚さはオーミック性能のために第１層１６２ａより厚くてもよい。したがって、第１電極１４２は紫外線光を吸収することになる。
【０１１５】
第１−２電極１４２ｂは抵抗を低くしたり光を反射する役割を遂行することができる。第１−２電極１４２ｂはＮｉ、Ａｌなどを含むことができる。第１−３電極１４２ｃは隣り合った層と接合するための層であって、Ａｕなどを含むことができる。第１電極１４２の構造はＴｉ／ＡｌあるいはＣｒ／Ｔｉ／Ａｌであり得るが、特に限定されない。
【０１１６】
図８ａは図５の第１変形例、図８ｂは図５の第２変形例であり、図９は図５の第３変形例、図１０は反射層の多様な形状を示した図面である。
【０１１７】
図８ａを参照すると、反射層１６２は第１電極１４２の下部に配置されてもよい。この場合、第１電極１４２が第１導電型半導体層１２４に接触する面積が広くなって電流分散に有利となり得る。また、反射層１６２は第１電極１４２の内部に配置されてもよい。
【０１１８】
図８ｂを参照すると、カバー電極１４３はリセス１２８の内部で第１電極１４２の下部を覆うように配置され得る。カバー電極１４３は第１導電層１６５と同じ材質でもよいが互いに異なる材質でもよい。
【０１１９】
第１絶縁層１３１はリセス１２８の上面に延びて第１電極１４２と第１間隔Ｓ６で離隔して配置され得る。カバー電極１４３は第１間隔Ｓ６に配置される凹凸部１４３ａを含むことができる。したがって、カバー電極１４３が第１導電型半導体層１２４とショットキー接合を形成することによって電流分散が容易となり得る。また、カバー電極１４３は第１絶縁層の下部に延びる延長部１４３ｂを含むことができる。
【０１２０】
図９を参照すると、第１導電層１６５は反射層１６２−１と連結され得る。第１導電層１６５は第１電極１４２を貫通して反射層１６２−１と接触することができる。第１電極１４２は中央にホールが形成されたリング状を有し得る。したがって、第１導電層１６５は第１電極１４２のホールに満たされて反射層１６２−１を形成することができる。
【０１２１】
しかし、必ずしもこれに限定されるものではない。例示的に第１電極１４２が反射層１６２−１を覆い、第１導電層１６５が第１電極１４２を貫通して反射層１６２−１と連結されてもよい。この時、第１導電層１６５と反射層１６２−１は同じ材質でもよく、互いに異なる材質でもよい。
【０１２２】
第１導電層１６５はアルミニウムのように紫外線光を反射できる多様な材質を含むことができる。第１導電層１６５は第２導電型半導体層の底面に延びて紫外線光を反射することができる。例示的に第１導電層１６５は第２電極２４６が配置された領域Ｐ１をカバーするように配置され得る。
【０１２３】
図１０を参照すると、反射層１６２の形状は多様に変形され得る。すなわち、第１電極１４２の一部の領域に配置されて光を反射できる構造であれば、形状は特に制限されない。ただし、前述した通り反射層１６２の面積は第１電極１４２の面積の２５％〜５０％で配置され得る。
【０１２４】
図１１は、本発明の他の実施例に係る半導体素子の概念図である。
【０１２５】
図１１を参照すると、第２電極２４６と第２導電型半導体層１２７の間には反射パターン２４７が配置され得る。第２電極２４６は第１電極１４２に比べて相対的に広いため光吸収量が大きくてもよい。さらに、第２導電型半導体層１２７がＰ−ＡｌＧａＮで構成された場合、ほとんどの光は第２導電型半導体層１２７を通過して第２電極２４６に入射し得る。したがって、第２電極２４６に吸収される光を最小化することが好ましい。
【０１２６】
反射パターン２４７は前述した第１電極１４２の反射層１６２の構成をそのまま適用することができる。例示的に反射パターン２４７は第２導電層１５０が部分的に貫通した構造でもよい。しかし、必ずしもこれに限定されず、別途の反射部材を形成したものでもよい。
【０１２７】
反射パターン２４７は半導体構造物にリセス１２８を形成した後、マスクを利用してリセス１２８の上面１２８−１と第２導電型半導体層１２７の下部面に反射層１６２を同時に形成することができる。したがって、第１電極１４２に配置される反射層１６２と第２電極２４６に配置される反射パターン２４７は同じ組成と同じ厚さであり得る。その後、その上に第１電極１４２と第２電極２４６を配置することができる。
【０１２８】
第２電極２４６はリセス１２８の中心から所定の間隔Ｗ２１＋Ｓ７で離隔して配置され得る。第２電極２４６はリセス１２８の距離は第１電極１４２の面積および光抽出効率により調節され得る。
【０１２９】
図１２は本発明の第３実施例に係る半導体素子の断面図であり、図１３ａは図１２のＡ部分拡大図、図１３ｂは図１３ａの変形例である。
【０１３０】
図１２および図１３ａを参照すると、本発明の第３実施例に係る半導体素子は、半導体構造物１２０；半導体構造物１２０上に配置される第１絶縁層１３１；第１絶縁層１３１の第１ホール１７１ａを通じて第１導電型半導体層１２４上に配置される第１電極１５１；第１絶縁層１３１の第２ホール１７１ｂを通じて第２導電型半導体層１２７上に配置される第２電極１６１；第１電極１５１上に配置される第１カバー電極１５２；第２電極１６１上に配置される第２カバー電極１６４；および第１カバー電極１５２および第２カバー電極１６４上に配置される第２絶縁層１３２を含む。
【０１３１】
本発明の実施例に係る半導体構造物１２０は紫外線波長帯の光を出力することができる。例示的に半導体構造物１２０は近紫外線波長帯の光ＵＶ−Ａを出力してもよく、遠紫外線波長帯の光ＵＶ−Ｂを出力してもよく、深紫外線波長帯の光ＵＶ−Ｃを出力してもよい。
【０１３２】
半導体構造物１２０が紫外線波長帯の光を発光する時、半導体構造物１２０の各半導体層はアルミニウムを含むＩｎｘ１Ａｌｙ１Ｇａ１−ｘ１−ｙ１Ｎ（０≦ｘ１≦１、０＜ｙ１≦１、０≦ｘ１＋ｙ１≦１）物質を含むことができる。ここで、Ａｌの組成はＩｎ原子量とＧａ原子量およびＡｌ原子量を含む全体の原子量とＡｌ原子量の割合で表すことができる。例えば、Ａｌ組成が４０％である場合、Ｇａの組成は６０％であるＡｌ４０Ｇａ６０Ｎであり得る。
【０１３３】
また、実施例の説明において組成が低いか高いという意味は、各半導体層の組成％の差（および／または％ポイント）で理解され得る。例えば、第１半導体層のアルミニウム組成が３０％であり、第２半導体層のアルミニウム組成が６０％である場合、第２半導体層のアルミニウム組成は第１半導体層のアルミニウム組成より３０％より高いと表現することができる。
【０１３４】
基板１１０はサファイア（Ａｌ２Ｏ３）、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＺｎＯ、Ｓｉ、ＧａＰ、ＩｎＰおよびＧｅのうち選択された物質で形成され得、これに限定しはしない。基板１１０は紫外線波長帯の光が透過できる透光基板であり得る。
【０１３５】
バッファー層１１１は基板１１０と半導体層の間の格子不整合を緩和することができる。バッファー層１１１はＩＩＩ族とＶ族元素が結合された形態であるかＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮのうちいずれか一つを含むことができる。本実施例においては、バッファー層１１１はＡｌＮであり得るがこれに限定されない。バッファー層１１１はドーパントを含むこともできるがこれに限定されない。
【０１３６】
第１導電型半導体層１２４、活性層１２６、および第２導電型半導体層１２７の構成は図１で説明した構成がすべて含まれ得る。
【０１３７】
第１絶縁層１３１は第１電極１５１と第２電極１６１の間に配置され得る。具体的には、第１絶縁層１３１は第１電極１５１が配置される第１ホール１７１ａおよび第２電極１６１が配置される第２ホール１７１ｂを含むことができる。
【０１３８】
第１電極１５１は第１導電型半導体層１２４上に配置され、第２電極１６１は第２導電型半導体層１２７上に配置され得る。
【０１３９】
第１電極１５１と第２電極１６１はオーミック電極であり得る。第１電極１５１と第２電極１６１は、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｚｉｎｃ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）、ＩＡＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ａｌｕｍｉｎｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）、ＩＧＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｇａｌｌｉｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）、ＩＧＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｇａｌｌｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）、ＡＺＯ（ａｌｕｍｉｎｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）、ＡＴＯ（ａｎｔｉｍｏｎｙ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）、ＧＺＯ（ｇａｌｌｉｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯＮ（ＩＺＯ  Ｎｉｔｒｉｄｅ）、ＡＧＺＯ（Ａｌ−Ｇａ  ＺｎＯ）、ＩＧＺＯ（Ｉｎ−Ｇａ  ＺｎＯ）、ＺｎＯ、ＩｒＯｘ、ＲｕＯｘ、ＮｉＯ、ＲｕＯｘ／ＩＴＯ、Ｎｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ、またはＮｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ／ＩＴＯ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｆのうち少なくとも一つを含んで形成され得るが、このような材料に限定されはしない。例示的に、第１電極１５１は複数の金属層（例：Ｃｒ／Ａｌ／Ｎｉ）を有し、第２電極１６１はＩＴＯであり得る。
【０１４０】
第１電極１５１は第１ホール１７１ａを通じて第１導電型半導体層１２４と電気的に連結され得る。第１電極１５１は一面に形成された第１溝１５１ａを含むことができる。一般の可視光発光素子とは異なり、紫外線発光素子の場合、オーミックのために電極を高温で熱処理する必要がある。例示的に第１電極１５１および／または第２電極１６１は約６００℃〜９００℃で熱処理することができ、この過程で第１電極１５１の表面には酸化膜ＯＸ１が形成され得る。酸化膜ＯＸ１は抵抗層として作用し得るため動作電圧が上昇し得る。
【０１４１】
酸化膜ＯＸ１は第１電極１５１を構成する物質が酸化されて形成され得る。したがって、第１電極１５１を熱処理する過程で第１電極１５１を構成する物質の濃度および／または質量パーセントなどの成分が一定でないか、第１電極１５１の表面が他の構成要素によって均一でない熱が加えられる場合、酸化膜ＯＸ１の厚さは不均一に形成され得る。
【０１４２】
したがって、実施例に係る第１電極１５１は一面に第１溝１５１ａを形成して酸化膜ＯＸ１を除去することができる。この過程で第１溝１５１ａを囲む突起部１５１ｂが形成され得る。
【０１４３】
第１電極１５１を熱処理する過程で、第１電極１５１と第２電極１６１の間に露出する第１導電型半導体層１２４の側面、活性層１２６の側面、および第２導電型半導体層１２７の側面のうち少なくとも一部の領域で酸化および／または腐食が発生し得る。
【０１４４】
しかし、実施例によると、第１絶縁層１３１は第２導電型半導体層１２７の上面の一部の領域から延びて活性層１２６の側面および第１導電型半導体層１２４の一部の領域まで配置され得る。また、第１絶縁層１３１は第１電極１５１と第２電極１６１の間で第１導電型半導体層１２４の側面、活性層１２６の側面、第２導電型半導体層１２７の側面に配置され得る。
【０１４５】
したがって、第１電極１５１を熱処理する時、第１絶縁層１３１により第１導電型半導体層１２４の側面、活性層１２６の側面、第２導電型半導体層１２７の側面のうち少なくとも一部の領域が腐食することを防止することができる。
【０１４６】
第１電極１５１を全体的にエッチングする場合、隣接して配置された第１絶縁層１３１まで食刻され得る問題がある。したがって、実施例は第１電極１５１の一部の領域にのみエッチングを遂行することによって、縁領域が残存して突起部１５１ｂを形成することができる。突起部１５１ｂの上面幅ｄ３は１μｍ〜１０μｍであり得る。幅ｄ３が１μｍ以上である場合、第１絶縁層１３１が食刻されることを防止することができ、幅ｄ３が１０μｍ以下である場合、第１溝の面積が増加して酸化膜が除去された領域を増加させることによって、抵抗となる表面積を減らすことができる。
【０１４７】
例示的に第１電極１５１の一部の領域に第１溝１５１ａを形成する場合、フォトレジスト（Ｐｈｏｔｏ  Ｒｅｓｉｓｔ）を配置し、露光工程を経てフォトレジストで構成されるマスクを配置することができる。マスクは上面と下面の間の側面が基板の底面に対して傾斜角を有することができる。したがってマスクの傾斜角を調節して第１電極１５１の突起部１５１ｂの一部の領域もエッチングされ得るため、突起部１５１ｂ上に形成された酸化膜ＯＸ１の厚さが不均一に配置されてもよい。場合により、第１電極１５１の突起部１５１ｂおよび側面に残存する酸化膜を一部除去することもできる。
【０１４８】
第１カバー電極１５２は第１電極１５１上に配置され得る。この時、第１カバー電極１５２は第１溝１５１ａに配置される第１凹凸部１５２ａを含むことができる。このような構成によると、第１カバー電極１５２と第１電極１５１の電気的連結が改善されて動作電圧が低くなり得る。もし、第１電極１５１に第１溝１５１ａがない場合、酸化膜が除去されないため第１カバー電極１５２と第１電極１５１の間の抵抗が上昇し得る。
【０１４９】
第１カバー電極１５２は第１電極１５１の側面を覆うことができる。したがって、第１カバー電極１５２と第１電極１５１の接触面積が広くなるため、動作電圧がさらに低くなり得る。また、第１カバー電極１５２が第１電極１５１の側面を覆うため、外部から浸透する水分やその他汚染物質から第１電極１５１を保護することができる。したがって、半導体素子の信頼性が改善され得る。
【０１５０】
第１カバー電極１５２は第１絶縁層１３１と第１電極１５１の間の離隔領域ｄ２に配置される第２凹凸部１５２ｂを含むことができる。第２凹凸部１５２ｂは第１導電型半導体層１２４と直接に接触することができる。また、第１カバー電極１５２が第１導電型半導体層１２４と直接に接する場合、第１カバー電極１５２と第１導電型半導体層１２４の間の抵抗が第１電極１５１と第１導電型半導体層１２４の間の抵抗より大きくてもよい。したがって、第１導電型半導体層１２４に注入される電流をより均一に分散させる効果を有することができる。離隔領域ｄ２の幅は約１μｍ〜１０μｍであり得る。
【０１５１】
第１カバー電極１５２は第１絶縁層１３１の上部に延びた第１領域ｄ１を有することができる。したがって、第１カバー電極１５２の全体の面積が増加して動作電圧が低くなり得る。
【０１５２】
第１カバー電極１５２が第１絶縁層１３１の上部に延びない場合、第１絶縁層１３１の終端が浮いて第１導電型半導体層１２４と離れ得る。したがって、その隙間に外部の湿気および／またはその他汚染物質が流入し得る。その結果、第１導電型半導体層１２４の側面、活性層１２６の側面、第２導電型半導体層１２７の側面のうち少なくとも一部の領域が腐食または酸化され得る。
【０１５３】
この時、第２領域ｄ２の全体の面積と第１領域ｄ１の全体の面積の比（ｄ４：ｄ１）は１：０．１５〜１：１であり得る。第１領域ｄ１の全体の面積は第２領域ｄ２の全体の面積より小さくてもよい。ここで第２領域ｄ２は第１絶縁層１３１が第１、第２電極１５１、１６１の間の領域で第１導電型半導体層１２４上に配置された領域であり得る。
【０１５４】
全体の面積の比（ｄ４：ｄ１）が１：０．１５以上である場合、第１領域ｄ１の面積が増加して第１絶縁層１３１の上部を覆うことによって浮きを防止することができる。また、第１電極１５１と第２電極１６１の間に配置されることによって、外部の湿気または汚染物質の浸透を防止することができる。
【０１５５】
また、全体の面積の比（ｄ１：ｄ４）が１：１以下である場合には、第１電極１５１と第２電極１６１の間の領域を十分に覆うことができる第１絶縁層１３１の面積を確保することができる。したがって、第１電極１５１および／または第２電極１６１の熱処理時に半導体構造物が腐食することを防止することができる。
【０１５６】
第２カバー電極１６４は第２電極１６１上に配置され得る。第１カバー電極１５２は第２電極１６１の側面までカバーすることができるが、必ずしもこれに限定されない。
【０１５７】
第１カバー電極１５２と第２カバー電極１６４は、Ｎｉ／Ａｌ／Ａｕ、またはＮｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｆのうち少なくとも一つを含んで形成され得るが特に限定されない。ただし、第１カバー電極１５２と第２カバー電極１６４は外部に露出する最外郭層がＡｕを含むことができる。
【０１５８】
第２絶縁層１３２は第１カバー電極１５２、第２カバー電極１６４および第１絶縁層１３１上に配置され得る。第２絶縁層１３２は第１カバー電極１５２を露出させる第３ホール１５３および第２カバー電極１６４を露出させる第４ホール１６３を含むことができる。
【０１５９】
実施例によると、第１電極１５１と第２電極１６１の間の領域で第２絶縁層１３２が第１絶縁層１３１上に配置されるため、第１絶縁層１３１に欠陥が発生した場合にも外部の湿気および／またはその他汚染物質の浸透を防止することができる。
【０１６０】
例示的に第１絶縁層と第２絶縁層が一つの層で構成された場合、クラックのような欠陥が厚さ方向に容易に伝播され得る。したがって、外部に露出した欠陥を通じて外部の湿気や汚染物質が半導体構造物に浸透することができる。
【０１６１】
しかし、実施例によると、第１絶縁層１３１上に別途の第２絶縁層１３２が配置されるため、第１絶縁層１３１に形成された欠陥が第２絶縁層１３２に伝播し難い。すなわち、第１絶縁層１３１と第２絶縁層１３２の間の界面が欠陥の伝播を遮蔽する役割を遂行することができる。したがって、外部の湿気および／またはその他汚染物質によって第１導電型半導体層１２４の側面、活性層１２６の側面、第２導電型半導体層１２７の側面のうち少なくとも一部の領域が腐食または酸化することを防止することができる。したがって、半導体素子の信頼性が改善され得る。この時、第１絶縁層１３１と第２絶縁層１３２の材質が異なる場合、水分または汚染物質の浸透をより効果的に防止することができる。互いに異なる薄膜で蒸着される場合、内部の欠陥（ｄｅｆｅｃｔ）が蒸着方向に互いに連結されないためである（Ｄｅｆｅｃｔ  Ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ）。
【０１６２】
第１絶縁層１３１と第２絶縁層１３２は、ＳｉＯ２、ＳｉｘＯｙ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉｘＮｙ、ＳｉＯｘＮｙ、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＡｌＮなどからなる群から少なくとも一つが選択されて形成され得る。第２絶縁層１３２が形成される過程で部分的に第１絶縁層１３１と第２絶縁層１３２は境界が消滅することもある。
【０１６３】
さらに第１カバー電極１５２上には第１バンプ電極（図２０の１８１）が配置され、第２カバー電極１６４上には第２バンプ電極（図２０の１８２）がさらに配置され得るが必ずしもこれに限定されない。第１バンプ電極と第２バンプ電極はチップを回路基板に実装する時に形成してもよい。
【０１６４】
図１３ｂを参照すると、半導体構造物１２０は第１電極１５１が配置される第１導電型半導体層１２４の上面から第２電極１６１が配置される第２導電型半導体層１２７の上面まで延びる段差部２１１を含むことができる。段差部２１１はメサエッチングによって形成された傾斜面２１２を含む半導体構造物１２０の第１表面であり得るが必ずしもこれに限定されない。
【０１６５】
この時、第１絶縁層１３１は第１表面２１１で第１電極１５１と離隔して配置され、第１絶縁層１３１は第１表面で、第１導電型半導体層の上面と垂直な第１方向に第１カバー電極１５２と重なり得る。
【０１６６】
具体的には、段差部２１１は第１電極１５１が配置される第１部分Ｅ１１、第２電極１６１が配置される第２部分Ｅ１２、第１部分Ｅ１１と第２部分Ｅ１２の間で第１絶縁層１３１が配置される第３部分Ｅ１３、および第１部分Ｅ１１と第３部分Ｅ１３の間で第１カバー電極１５２が配置される第４部分Ｅ１４を含むことができる。
【０１６７】
第３部分Ｅ１３は第１導電型半導体層１２４の上面と垂直な第１方向（Ｙ方向）に第１カバー電極１５２と重なる第３−１部分Ｅ１３−１を含むことができる。この時、第３−１部分Ｅ１３−１の第１方向と垂直な第２方向（Ｘ方向）の幅は０μｍより大きく４μｍより小さくてもよい。第３部分Ｅ１３は前述した第１間隔Ｓ６と同じ領域であり得る。
【０１６８】
また、実施例によると、段差部２１１は第２部分Ｅ１２と第３部分Ｅ１３の間で第２カバー電極１６４が配置される第５部分Ｅ１５、および第１方向に第２カバー電極１６４と重なる第３−１部分Ｅ１３−２を含むことができる。すなわち、第２カバー電極１６４も第１カバー電極１５２と同様に第１絶縁層１３１の上部に延びて耐湿性を改善することができる。
【０１６９】
実施例によると、第２電極１６１も第１電極１５１と同様に上面に溝１６１ａが形成され得る。したがって、第２カバー電極１６４と第２電極１６１の間の接触抵抗が低くなり得る。
【０１７０】
図１４ａは本発明の第３実施例に係る半導体素子の平面図、図１４ｂは本発明の第３実施例に係る第１電極のエッチング領域を示す平面図、図１４ｃは図１４ｂの変形例、図１４ｄは本発明の第３実施例に係る第１カバー電極と第２カバー電極を示す平面図、図１４ｅは図１４ｄの変形例である。
【０１７１】
図１４ａを参照すると、第１カバー電極１５２は第２絶縁層１３２の第３ホール１５３を通じて露出され得、第２カバー電極１６４は第２絶縁層１３２の第４ホール１６３を通じて露出され得る。第４ホール１６３は第２カバー電極１６４と対応する形状を有することができ、第３ホール１５３は四角状を有することができ、後述する分割領域のうち第３分割領域に配置され得る。図１２は図１４ａのＡ−Ａ方向断面図であり得る。
【０１７２】
図１４ｂを参照すると、半導体構造物は平面上互いに向かい合う第１側面Ｓ１と第３側面Ｓ３の中央をそれぞれ貫通する第１仮想線Ｌ１と互いに向かい合う第２側面Ｓ２と第４側面Ｓ４の中央をそれぞれ貫通する第２仮想線Ｌ２により定義される複数個の分割領域Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を含むことができる。第１仮想線Ｌ１は第２仮想線Ｌ２と垂直であり得るが、これに限定されない。
【０１７３】
この時、複数個の分割領域Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４は、第１側面Ｓ１と第４側面Ｓ４を含む第１分割領域Ｐ１、第１側面Ｓ１と第２側面Ｓ２を含む第２分割領域Ｐ２、第２側面Ｓ２と第３側面Ｓ３を含む第３分割領域Ｐ３、第３側面Ｓ３と第４側面Ｓ４を含む第４分割領域Ｐ４を含むことができる。
【０１７４】
第１溝１５１ａは第１分割領域Ｐ１に配置される第１−１溝１５１ａ−１、第２分割領域Ｐ２に配置される第１−２溝１５１ａ−２、第３分割領域Ｐ３に配置される第１−３溝１５１ａ−３、および第４分割領域Ｐ４に配置される第１−４溝１５１ａ−４を含むことができる。
【０１７５】
すなわち、複数個の第１溝１５１ａは互いに離隔して配置され得る。半導体素子の動作電圧を低くするために第２電極の面積を広げることが有利であり得る。したがって、空間が狭くなるため第１溝１５１ａは互いに離隔したアイランド形態を有することができる。この時、突起部１５１ｂはそれぞれの第１−１〜第１−４溝１５１ａ−１、１５１ａ−２、１５１ａ−３、１５１ａ−４を囲む構造を有することができる。
【０１７６】
この時、第３分割領域Ｐ３には発光領域および第２電極が配置されないため、第１−３溝１５１ａ−３は第１−１溝１５１ａ−１、第１−２溝１５１ａ−２、および第１−４溝１５１ａ−４より大きく配置され得る。
【０１７７】
図１４ｃを参照すると、複数個の溝が連結されて一つの第１溝１５１ａを形成することができる。突起部は第１溝１５１ａの内側に配置される第１突起ライン（内側ライン、１５１ｂ−１）および第１溝１５１ａの外側に配置される第２突起ライン（外側ライン、１５１ｂ−２）を含むことができる。このような構成によると、酸化膜が除去された領域が増加して動作電圧が減少し得る。
【０１７８】
図１４ｄを参照すると、第２カバー電極１６４は複数個のパッド部１６４ａ−１、１６４ａ−２、１６４ａ−３および複数個のパッド部を連結する連結部１６４ａ−１、１６４ａ−２を含むことができる。第２カバー電極１６４はダンベルの形状を有し得るが必ずしもこれに限定されない。複数個のパッド部１６４ａ−１、１６４ａ−２、１６４ａ−３は円の形状を有し得るが必ずしもこれに限定されず、多様な形状を有することができる。
【０１７９】
複数個のパッド部１６４ａ−１、１６４ａ−２、１６４ａ−３は、第１分割領域Ｐ１に配置される第１パッド部１６４ａ−１、第２分割領域Ｐ２に配置される第２パッド部１６４ａ−２、第４分割領域Ｐ４に配置される第３パッド部１６４ａ−３を含むことができる。
【０１８０】
連結部１６４ａ−１、１６４ａ−２は、第１パッド部１６４ａ−１と第２パッド部１６４ａ−２を連結する第１連結部１６４ｂ−１、および第２パッド部１６４ａ−２と第３パッド部１６４ａ−３を連結する第２連結部１６４ｂ−２を含むことができる。この時、複数個のパッド部１６４ａ−１、１６４ａ−２、１６４ａ−３は、円の形状を有する領域と定義することができ、連結部１６４ａ−１、１６４ａ−２は円の形状のパッド部１６４ａ−１、１６４ａ−２、１６４ａ−３を連結する残りの領域と定義することができる。
【０１８１】
この時、第１連結部１６４ｂ−１は第１仮想線Ｌ１に近くなるほど幅が狭くなり、第２連結部１６４ｂ−２は第２仮想線Ｌ２に近くなるほど幅が狭くなり得る。すなわち、第１連結部１６４ｂ−１は隣り合った第１パッド部１６４ａ−１と第２パッド部１６４ａ−２の中間地点で幅が最も薄くてもよい。
【０１８２】
このような構成によると、第２カバー電極１６４の外周面が増加することになり、連結部の外側に第１溝を形成する空間を設けることができる。また、発光領域の外周面が増加するため、光が出射され得る確率が高くなり光出力が改善され得る。また、複数個のパッド部を形成することができる。実施例に係る紫外線発光素子は可視光発光素子に比べて熱が多く発生するため、複数個のバンプパッドを具備することによって熱放出効率を上げることができる。
【０１８３】
第１分割領域Ｐ１の面積と第１分割領域に配置された第２カバー電極１６４の面積の比は１：０．２〜１：０．５であり得る。第１分割領域Ｐ１に配置された第２カバー電極１６４の面積は第１分割領域に配置された第１パッド部１６４ａ−１と第２連結部１６４ｂ−２の面積であり得る。
【０１８４】
面積比が１：０．２以上である場合には、第２カバー電極１６４の面積が増加して正孔注入効率が改善され得る。また、第１パッド部１６４ａ−１の面積が増加するためバンプ電極の大きさを増加させることができる。したがって、熱放出効率が増加し得る。
【０１８５】
面積比が１：０．５以下である場合、第１分割領域Ｐ１内に第１カバー電極１５２の面積が増加して電子注入効率が改善され得る。また、第２カバー電極１６４の外側に複数個の第１溝１５１ａを形成する空間を設けることができる。したがって、動作電圧が低くなり得る。
【０１８６】
第２分割領域Ｐ２の面積と第２分割領域に配置された第２カバー電極１６４の面積比も１：０．２〜１：０．５を満足することができる。また、第３分割領域Ｐ３の面積と第３分割領域に配置された第２カバー電極１６４の面積比も同じであり得る。
【０１８７】
すなわち、実施例によると、各分割領域Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３に配置された第２カバー電極１６４の面積は同じであり得る。
【０１８８】
第２カバー電極１５２と第１カバー電極１６４の面積比は１：１．１〜１：１．１５であり得る。すなわち、第１カバー電極１５２の面積は第２カバー電極１６４の面積より大きくてもよい。面積比が１：１．１以上である場合には第１カバー電極１５２の面積が増加して電子注入効率が改善され得る。また、第２カバー電極１６４の外側に複数個の第１溝１５１ａを形成する空間を設けることができる。したがって、動作電圧が低くなり得る。
【０１８９】
面積比が１：１．１５以下である場合、第２カバー電極１６４の面積が増加して正孔注入効率が改善され得る。また、パッド部の面積が増加するためバンプ電極の大きさを増加させることができる。したがって、熱放出効率が増加し得る。
【０１９０】
図１４ｅを参照すると、発光領域の外周面を増加させるための形状は多様に変形され得る。第２カバー電極１６４は発光領域と対応する形状に形成され得る。第２カバー電極１６４はＸ方向に延びる複数個の第２枝電極１６４−１、および複数個の第２枝電極１６４−１を連結する第２連結電極１６４−２を含むことができる。
【０１９１】
第１カバー電極１５２は第２枝電極１６４−１の間に配置される複数個の第１枝電極１５２−１、および複数個の第１枝電極１５２−１を連結する第１連結電極１５２−２を含むことができる。
【０１９２】
この時、発光領域の最大周長と発光領域の最大面積の比は０．０２［１／μｍ］以上〜０．０５［１／μｍ］以下であり得る。前記条件を満足する場合、同一面積内で周長が増加して光出力が増加し得る。
【０１９３】
図１５〜図２０は、本発明の第３実施例に係る半導体素子の製造方法を示す平面図および断面図である。
【０１９４】
図１５ａおよび図１５ｂを参照すると、基板１１０上に第１導電型半導体層１２４、活性層１２６、および第２導電型半導体層１２７を順に形成することができる。その後、半導体構造物をメサエッチングして第１導電型半導体層１２４が露出する非発光領域Ｍ２と非発光領域Ｍ２に比べて突出した発光領域Ｍ１を形成することができる。その後、第１絶縁層１３１を形成し、第１ホール１７１ａと第２ホール１７１ｂを形成することができる。したがって、第１絶縁層１３１は主に発光領域Ｍ１の側面に配置され得る。
【０１９５】
メサエッチングされた発光領域Ｍ１平面上複数個の円形区間と円形区間を連結する連結区間を含むことができる。このような構成によると、各円形区間にバンプパッドをそれぞれ配置させることができるため、熱放出効率が改善され得る。実施例に係る半導体素子は紫外線発光素子であるため、一般の可視光発光素子に比べてアルミニウムを多く含むＧａＮ系の半導体物質であり得る。したがって、抵抗によって発生する熱が多いため発生した熱を放出することが大きな問題であり得る。
【０１９６】
発光領域Ｍ１と非発光領域Ｍ２の間の傾斜面Ｍ３には、第２導電型半導体層１２７の側面、活性層１２６の側面、第１導電型半導体層１２４の側面のうち少なくとも一部の領域が露出され得る。実施例による半導体構造物はアルミニウムを多く含むため、空気中の水分による酸化、その他汚染物質によって損傷しやすくなり得る。したがって、発光領域Ｍ１と非発光領域Ｍ２を構成した後、その間の傾斜面Ｍ３に第１絶縁層１３１を配置して傾斜面の損傷を防止することができる。
【０１９７】
図１６ａおよび図１６ｂを参照すると、第１導電型半導体層１２４上に第１電極１５１を形成することができる。具体的には、第１電極１５１は第１絶縁層１３１の第１ホール１７１ａに配置され得る。
【０１９８】
実施例によると、第１ホール１７１ａは第１電極１５１の下面より広い面積を有することができる。例えば、第１電極１５１と第１絶縁層１３１の間の離隔領域ｄ２の距離は１μｍ以上〜１０μｍ以下であり得る。
【０１９９】
第１電極１５１が第１導電型半導体層１２４と接触する面積が広いほど電流注入効率が改善され得るが、離隔距離が１μｍ以上のとき、与えられた第１電極１５１の面積で接触面積を確保する工程マージンを有することができる。また、前述された通り、第１電極１５１と第１絶縁層１３１の間の離隔領域ｄ２の距離には第１カバー電極１５２が配置され得るが、電流注入および電流拡散特性を考慮して半導体構造物の全体領域に注入される電流の分布特性を確保するためには、離隔領域の距離を１０μｍ以下に配置することができる。また、第１電極１５１の厚さは第１絶縁層１３１の厚さより厚くてもよい。
【０２００】
その後、図１７ａおよび図１７ｂのように、発光領域上に第２電極１６１を形成することができる。
【０２０１】
第１電極１５１と第２電極１６１を形成する方法は、一般的なオーミック電極形成方法をそのまま適用することができる。例示的に、第１電極１５１は複数の金属層（例：Ｃｒ／Ａｌ／Ｎｉ）を含み、第２電極１６１はＩＴＯを含むことができるが必ずしもこれに限定されない。
【０２０２】
図１８ａおよび図１８ｂを参照すると、第１電極１５１をエッチングする段階を遂行できる。本実施例によると、一般の可視光発光素子に比べて深紫外線を発光する発光素子の場合、アルミニウムの組成が高いため電極の熱処理温度が高くなり得る。半導体構造物と第１電極１５１および／または第２電極１６１間のオーミック特性を改善するために約６００度以上〜９００度以下の温度で熱処理することができる。この熱処理過程で、第１電極１５１の表面に酸化膜が形成され得る。したがって、第１電極１５１の上面をエッチングして酸化膜を除去することによってカバー電極と電気的連結を改善することができる。
【０２０３】
また、第１電極１５１および／または第２電極１６１の熱処理過程で、発光領域と非発光領域の間に露出する第１導電型半導体層１２４の側面および／または活性層１２６の側面および／または第２導電型半導体層１２７の側面に酸化および／または腐食が発生し得る。このような問題を防止するために非発光領域と発光領域の間に第１絶縁層１３１が配置されて第１導電型半導体層１２４の側面および／または活性層１２６の側面および／または第２導電型半導体層１２７の側面が酸化および／または腐食が発生することを防止することができる。
【０２０４】
半導体構造物は平面上互いに向かい合う第１側面Ｓ１と第３側面Ｓ３の中央をそれぞれ貫通する第１仮想線Ｌ１と互いに向かい合う第２側面Ｓ２と第４側面Ｓ４の中央をそれぞれ貫通する第２仮想線Ｌ２により定義される複数個の分割領域Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を含むことができる。第１仮想線Ｌ１は第２仮想線Ｌ２と垂直であり得るが、これに限定されない。
【０２０５】
この時、複数個の分割領域Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４は第１側面Ｓ１と第４側面Ｓ４を含む第１分割領域Ｐ１、第１側面Ｓ１と第２側面Ｓ２を含む第２分割領域Ｐ２、第２側面Ｓ２と第３側面Ｓ３を含む第３分割領域Ｐ３、第３側面Ｓ３と第４側面Ｓ４を含む第４分割領域Ｐ４を含むことができる。
【０２０６】
第１溝１５１ａは第１分割領域Ｐ１に配置される第１−１溝１５１ａ−１、第２分割領域Ｐ２に配置される第１−２溝１５１ａ−２、第３分割領域Ｐ３に配置される第１−３溝１５１ａ−３、および第４分割領域Ｐ４に配置される第１−４溝１５１ａ−４を含むことができる。すなわち、複数個の第１溝１５１ａは互いに離隔して配置され得る。動作電圧を低くするために第２電極の面積を広げることが有利であり得る。したがって、空間が狭くなるため第１溝１５１ａは互いに離隔したアイルランド形態を有することができる。この時、突起部１５１ｂはそれぞれの第１−１〜第１−４溝１５１ａ−１、１５１ａ−２、１５１ａ−３、１５１ａ−４を囲む構造を有することができる。
【０２０７】
この時、第３分割領域Ｐ３には発光領域が配置されないため、第１−３溝１５１ａ−３は第１−１溝１５１ａ−１、第１−２溝１５１ａ−２、および第１−４溝１５１ａ−４より大きく配置され得る。
【０２０８】
図１９ａおよび図１９ｂを参照すると、第１電極１５１上に第１カバー電極１５２が配置され得る。第１カバー電極１５２は第１電極１５１上に配置され得る。この時、第１電極１５１は一面に第１溝が配置されて第１カバー電極１５２は第１溝１５１ａに配置される第１凹凸部１５２ａを含むことができる。このような構成によると、第１カバー電極１５２と第１電極１５１の電気的連結が改善されて動作電圧が低くなり得る。もし第１電極１５１に第１溝１５１ａがない場合、酸化膜が除去されないため、第１カバー電極１５２と第１電極１５１の電気的連結が弱くなり得る。
【０２０９】
第１カバー電極１５２は第１電極１５１の側面と第１絶縁層１３１の一部を覆うように広く形成することができる。第１カバー電極１５２は第１絶縁層１３１と第１電極１５１の間の離隔領域ｄ２に配置される第２凹凸部１５２ｂを含むことができる。第２凹凸部１５２ｂは第１導電型半導体層１２４と直接に接触することができる。したがって、電流注入効率が向上され得る。
【０２１０】
第２カバー電極１６４は第２電極１６１上に配置され得る。第１カバー電極１５２は第２電極１６１の側面までカバーすることができる。
【０２１１】
第１カバー電極１５２と第２カバー電極１６４は、Ｎｉ／Ａｌ／Ａｕ、またはＮｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｆのうち少なくとも一つを含んで形成され得るが特に限定されない。ただし、第１カバー電極１５２と第２カバー電極１６４は外部に露出する最外郭層がＡｕを含むことができる。
【０２１２】
図２０ａ、図２０ｂ、および図２１を参照すると、第２絶縁層１３２は第１カバー電極１５２第２カバー電極１６４および第１絶縁層１３１上に配置され得る。第２絶縁層１３２は第１カバー電極１５２を露出させる第３ホール１５３および第２カバー電極１６４を露出させる第４ホール１６３を含むことができる。
【０２１３】
この時、第３ホール１５３により露出した第１カバー電極１５２の面積と第４ホール１６３により露出した第２カバー電極１６４の面積比は１：２〜１：５を満足することができる。面積比が１：２以上である場合、第２カバー面積１６４が増加して正孔注入効率が改善され得る。また、第１パッド部１６４ａ−１の面積が増加するためバンプ電極の大きさを増加させることができる。したがって、熱放出効率が増加し得る。面積比が１：５以下である場合、第１カバー電極１５２の面積が増加して電子注入効率が改善され得る。
【０２１４】
さらに第１カバー電極１５２上には第１バンプ電極１８１が配置され、第２カバー電極１６４上には第２バンプ電極１８２がさらに配置され得るが必ずしもこれに限定されない。第１バンプ電極１８１と第２バンプ電極１８２はチップを回路基板に実装する時に形成してもよい。
【０２１５】
図２２を参照すると、第１絶縁層１３１と第２絶縁層１３２は、ＳｉＯ２、ＳｉｘＯｙ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉｘＮｙ、ＳｉＯｘＮｙ、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＡｌＮなどからなる群から少なくとも一つが選択されて形成され得る。また、第１絶縁層１３１と第２絶縁層１３２は同じ物質に配置され得る。したがって、発光領域と非発光領域の間の第１導電型半導体層１２４の側面、活性層１２６の側面、第２導電型半導体層１２７の側面のうち少なくとも一部の領域上に第１絶縁層１３１と第２絶縁層１３２が同じ物質で配置され得る。しかし、必ずしもこれに限定されるものではなく、第１絶縁層１３１と第２絶縁層１３２は互いに異なる物質を含むこともできる。
【０２１６】
第１絶縁層１３１は発光領域と非発光領域の間の第２絶縁層１３２の下部で水平方向に延びて第１電極１５１と離隔して配置され、第１カバー電極１５２が第１電極１５１と第１絶縁層１３１の一部の領域上に配置されることによって、第１絶縁層１３１の一部の領域と第２絶縁層１３２の一部の領域の間に第１カバー電極１５２が垂直方向に重なって配置され得る。
【０２１７】
図２３を参照すると、実施例に係る半導体素子１００はフリップチップタイプで回路基板１０に実装され得る。半導体素子１００は前述した構成をすべて含むことができる。例示的に第１バンプ電極１８１と第２バンプ電極１８２がそれぞれ回路基板１０の電極パッド１１、１２に電気的に連結されて実装され得る。この時、半導体素子１００と回路基板１０の間には多様な充填部材２０が配置され得る。例示的に充填部材は紫外線光を反射する物質を含む（例：アルミニウム）ことができる。
【０２１８】
図２４は本発明の実施例に係る半導体構造物の概念図であり、図２５は図１のアルミニウム組成を測定したグラフである。
【０２１９】
本発明の実施例に係る半導体構造物１２０は紫外線波長帯の光を出力することができる。例示的に半導体構造物は近紫外線波長帯の光ＵＶ−Ａを出力してもよく、遠紫外線波長帯の光ＵＶ−Ｂを出力してもよく、深紫外線波長帯の光ＵＶ−Ｃを出力してもよい。波長範囲は半導体構造物１２０のＡｌの組成比によって決定され得る。
【０２２０】
図２４を参照すると、実施例に係る半導体素子は第１導電型半導体層１２４、第２導電型半導体層１２７、および第１導電型半導体層１２４と第２導電型半導体層１２７の間に配置される活性層１２６を含む半導体構造物１２０を含む。
【０２２１】
第２導電型半導体層１２７はアルミニウム組成が高い第２−１導電型半導体層１２７ａとアルミニウム組成が相対的に低い第２−２導電型半導体層１２７ｂを含むことができる。
【０２２２】
第２電極２４６は第２−２導電型半導体層１２７ｂとオーミック接触することができる。第２電極２４６は相対的に紫外線光吸収が少ない透明電極を含むことができる。例示的に第２電極２４６はＩＴＯであり得るが必ずしもこれに限定されない。
【０２２３】
第２導電層１５０は第２導電型半導体層１２７に電流を注入することができる。また、第２導電層１５０は活性層１２６から出射する光を反射することができる。
【０２２４】
実施例によると、第２電極２４６は紫外線光の波長が有するエネルギーより大きいバンドギャップを有する半導体層（例：Ｐ−ＡｌＧａＮ）に直接に接触することができる。既存にはオーミックのためにバンドギャップが小さい半導体層（例：ＧａＮ層）に第２電極２４６を配置するため、紫外線光がほとんどＧａＮ層に吸収される問題がある。しかし、実施例の第２電極２４６はＰ−ＡｌＧａＮに直接オーミック接触するため、ほとんどの光が第２導電型半導体層１２７を透過することができる。
【０２２５】
しかし、ほとんどの第２電極は紫外線光を吸収する問題がある。したがって、第２電極によるオーミック接触は維持しつつ、光抽出効率を改善する必要がある。オーミック特性は維持しつつ、光抽出効率を改善するために、第２電極２４６の透光性を高め、第２電極２４６の下部に反射特性を有する導電層を配置することによって、光抽出効率を改善することができる。
【０２２６】
図２５を参照すると、活性層１２６と第２導電型半導体層１２７の間には電子遮断層１２９が配置され得る。電子遮断層１２９は、第１導電型半導体層１２４から供給された電子が第２導電型半導体層１２７に抜け出る流れを遮断して、活性層１２６内で電子と正孔が再結合する確率を高めることができる。電子遮断層１２９のエネルギーバンドギャップは活性層１２６および／または第２導電型半導体層１２７のエネルギーバンドギャップより大きくてもよい。
【０２２７】
電子遮断層１２９はＩｎｘ１Ａｌｙ１Ｇａ１−ｘ１−ｙ１Ｎ（０≦ｘ１≦１、０≦ｙ１≦１、０≦ｘ１＋ｙ１≦１）の組成式を有する半導体材料、例えばＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮなどから選択され得るがこれに限定されない。電子遮断層１２９はアルミニウム組成が高い第１層１２９ｂとアルミニウム組成が低い第２層１２９ａが交互に配置され得る。
【０２２８】
第１導電型半導体層１２４、障壁層１２６ｂおよび井戸層１２６ａを含む活性層１２６、第２−１導電型半導体層１２７ａ、および第２−２導電型半導体層１２７ｂはいずれもアルミニウムを含むことができる。したがって、第１導電型半導体層１２４、障壁層１２６ｂ、井戸層１２６ａ、第２−１導電型半導体層１２７ａ、および第２−２導電型半導体層１２７ｂはＡｌＧａＮであり得る。しかし、必ずしもこれに限定されない。
【０２２９】
第２−１導電型半導体層１２７ａの厚さは１０ｎｍより大きく２００ｎｍより小さくてもよい。第２−１導電型半導体層１２７ａの厚さが１０ｎｍより小さい場合、抵抗が増加して電流注入効率が低下し得る。また、第２−１導電型半導体層１２７ａの厚さが２００ｎｍより大きい場合、第２−１導電型半導体層１２７ａを構成する物質によって結晶性が低下して信頼性、電気的特性および光学的特性が低下し得る。
【０２３０】
第２−１導電型半導体層１２７ａのアルミニウム組成は井戸層１２６ａのアルミニウム組成より高くてもよい。紫外線光を生成するために井戸層１２６ａのアルミニウム組成は約３０％〜５０％であり得る。もし、第２−１導電型半導体層１２７ａのアルミニウム組成が井戸層１２６ａのアルミニウム組成より低い場合、第２−１導電型半導体層１２７ａが光を吸収するため光抽出効率が低下し得る。
【０２３１】
第２−１導電型半導体層１２７ａのアルミニウム組成は４０％より大きく８０％より小さくてもよい。第２−１導電型半導体層１２７ａのアルミニウム組成は４０％より小さい場合、光を吸収する問題があり、８０％より大きい場合には電流注入効率が悪化する問題がある。例示的に、井戸層１２６ａのアルミニウム組成が３０％である場合、第２−１導電型半導体層１２７ａのアルミニウム組成は４０％であり得る。
【０２３２】
第２−２導電型半導体層１２７ｂのアルミニウム組成は井戸層１２６ａのアルミニウム組成より低くてもよい。第２−２導電型半導体層１２７ｂのアルミニウム組成が井戸層１２６ａのアルミニウム組成より高い場合、第２電極と第２−２導電型半導体層１２７ｂの間の抵抗が高くなって十分な電流注入が行われ得ない。
【０２３３】
第２−２導電型半導体層１２７ｂのアルミニウム組成は１％より大きく５０％より小さくてもよい。５０％より大きい場合、第２電極と十分なオーミックが行われ得ず、組成が１％より小さい場合、ほぼＧａＮ組成に近くなり光を吸収する問題がある。
【０２３４】
第２−２導電型半導体層１２７ｂの厚さは１ｎｍより大きく３０ｎｍより小さくてもよい。前述した通り第２−２導電型半導体層１２７ｂはオーミックのためにアルミニウムの組成が低いため紫外線光を吸収することができる。したがって、できるだけ第２−２導電型半導体層１２７ｂの厚さを薄く制御することが光出力の観点で有利であり得る。
【０２３５】
第２−２導電型半導体層１２７ｂの厚さが１ｎｍ以下に制御される場合、一部の区間は第２−２導電型半導体層１２７ｂが配置されず、第２−１導電型半導体層１２７ａが半導体構造物１２０の外部に露出する領域が発生し得る。したがって、一つの層を構成することが困難であり得、第２−２導電型半導体層１２７ｂの役割を遂行することが困難であり得る。また、厚さが３０ｎｍより大きい場合、吸収する光量が過度に大きくなり光出力効率が減少し得る。
【０２３６】
第２−２導電型半導体層１２７ｂは第２−３導電型半導体層１２７ｃと第２−４導電型半導体層１２７ｄを含むことができる。第２−３導電型半導体層１２７ｃは第２電極と接触する表面層であり得、第２−４導電型半導体層１２７ｄはアルミニウムの組成を調節する層であり得る。
【０２３７】
第２−４導電型半導体層１２７ｄは相対的に高いアルミニウム含量を含む第２−１導電型半導体層１２７ａと相対的に低いアルミニウム含量を含む第２−３導電型半導体層１２７ｃの間に配置され得る。したがって、アルミニウム含量が急激に変化して結晶性が悪化する問題を防止することができる。
【０２３８】
第２−３導電型半導体層１２７ｃはアルミニウム組成が１％より大きく２０％より小さくてもよい。またはアルミニウム組成は１％より大きく１０％より小さくてもよい。
【０２３９】
アルミニウム組成が１％より低い場合、第２−３導電型半導体層１２７ｃで光吸収率が過度に高くなる問題があり得、アルミニウム組成が２０％より高い場合、第２電極の接触抵抗が高くなって電流注入効率が低下する問題点があり得る。
【０２４０】
しかし、必ずしもこれに限定されるものではなく、第２−３導電型半導体層１２７ｃのアルミニウム組成は電流注入特性と光吸収率を考慮して調節されてもよい。または製品で要求される光出力や電気的特性により調節してもよい。
【０２４１】
例えば、電流注入効率特性が光吸収率よりも重要な場合、アルミニウムの組成比を１％〜１０％で調節することができる。光出力特性が電気的特性よりも重要な製品の場合、第２−３導電型半導体層１２７ｃのアルミニウム組成比を１％〜２０％に調節することもできる。
【０２４２】
第２−３導電型半導体層１２７ｃのアルミニウム組成比が１％より大きく２０％より小さい場合、第２−３導電型半導体層１２７ｃと第２電極の間の抵抗が減少するため、動作電圧が低くなり得る。したがって、電気的特性が向上され得る。第２−３導電型半導体層１２７ｃの厚さは１ｎｍより大きく１０ｎｍより小さく形成され得る。したがって、光吸収問題を改善することができる。
【０２４３】
第２−２導電型半導体層１２７ｂの厚さは第２−１導電型半導体層１２７ａの厚さより小さくてもよい。第２−１導電型半導体層１２７ａと第２−２導電型半導体層１２７ｂの厚さ比は１．５：１〜２０：１であり得る。厚さ比が１．５：１より小さい場合、第２−１導電型半導体層１２７ａの厚さが過度に薄くなって電流注入効率が減少し得る。また、厚さ比が２０：１より大きい場合、第２−２導電型半導体層１２７ｂの厚さが過度に薄くなってオーミック信頼性が低下し得る。
【０２４４】
第２−１導電型半導体層１２７ａのアルミニウム組成は活性層１２６から遠くなるほど小さくなり得る。また、第２−２導電型半導体層１２７ｂのアルミニウム組成は活性層１２６から遠くなるほど小さくなり得る。したがって、第２−３導電型半導体層１２７ｃのアルミニウム組成は１％〜１０％を満足することができる。
【０２４５】
しかし、必ずしもこれに限定されず、第２−１導電型半導体層１２７ａと第２−２導電型半導体層１２７ｂのアルミニウム組成は連続的に減少するのではなく一定区間で減少のない区間を含むこともできる。
【０２４６】
この時、第２−２導電型半導体層１２７ｂのアルミニウム減少幅は第２−１導電型半導体層１２７ａのアルミニウム減少幅より大きくてもよい。すなわち、第２−２導電型半導体層１２７ｂのＡｌ組成比の厚さ方向に対する変化率は、第２−１導電型半導体層１２７ａのＡｌ組成比の厚さ方向に対する変化率より大きくてもよい。ここで厚さ方向は第１導電型半導体層１２４から第２導電型半導体層１２７に向かう方向または第２導電型半導体層１２７から第１導電型半導体層１２４に向かう方向であり得る。
【０２４７】
第２−１導電型半導体層１２７ａの厚さは第２−２導電型半導体層１２７ｂより厚い反面、アルミニウム組成は井戸層１２６ａより高くなければならないため、減少幅が相対的に緩やかであり得る。
【０２４８】
しかし、第２−２導電型半導体層１２７ｂは厚さが薄くアルミニウム組成の変化幅が大きいため、アルミニウム組成の減少幅が相対的に大きくてもよい。
【０２４９】
図２６は、本発明の第４実施例に係る半導体素子の概念図である。
【０２５０】
図２６の半導体構造物１２０は前述した半導体構造物１２０の構成をそのまま適用することができる。
【０２５１】
複数個のリセス１２８は第２導電型半導体層１２７の第１面で活性層１２６を貫通して第１導電型半導体層１２４の一部の領域まで配置され得る。リセス１２８の内部には第１絶縁層１３１が配置されて第１導電層１６５を第２導電型半導体層１２７および活性層１２６と電気的に絶縁させることができる。
【０２５２】
第１電極１４２はリセス１２８の上面に配置されて第１導電型半導体層１２４と電気的に連結され得る。第２電極２４６は第２導電型半導体層１２７の下部に形成され得る。
【０２５３】
前述した通り、第２電極２４６と接触する第２導電型半導体層１２７の第１面１２７Ｇはアルミニウムの組成が１％〜１０％であるので、電流注入が容易となり得る。
【０２５４】
第１電極１４２と第２電極２４６はオーミック電極であり得る。第１電極１４２と第２電極２４６は、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｚｉｎｃ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）、ＩＡＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ａｌｕｍｉｎｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）、ＩＧＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｇａｌｌｉｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）、ＩＧＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｇａｌｌｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）、ＡＺＯ（ａｌｕｍｉｎｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）、ＡＴＯ（ａｎｔｉｍｏｎｙ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）、ＧＺＯ（ｇａｌｌｉｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯＮ（ＩＺＯ  Ｎｉｔｒｉｄｅ）、ＡＧＺＯ（Ａｌ−Ｇａ  ＺｎＯ）、ＩＧＺＯ（Ｉｎ−Ｇａ  ＺｎＯ）、ＺｎＯ、ＩｒＯｘ、ＲｕＯｘ、ＮｉＯ、ＲｕＯｘ／ＩＴＯ、Ｎｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ、またはＮｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ／ＩＴＯ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｆのうち少なくとも一つを含んで形成され得るが、このような材料に限定されはしない。
【０２５５】
半導体素子の一側の角領域には第２電極パッド１６６が配置され得る。第２電極パッド１６６は中央部分が陥没して上面が凹部と凸部を有することができる。上面の凹部にはワイヤー（図示されず）がボンディングされ得る。したがって、接着面積が広くなって第２電極パッド１６６とワイヤーがさらに堅固にボンディングされ得る。
【０２５６】
第２電極パッド１６６は光を反射する作用ができるため、第２電極パッド１６６は半導体構造物１２０と近いほど光抽出効率が向上され得る。
【０２５７】
第２電極パッド１６６の凸部の高さは活性層１２６より高くてもよい。したがって、第２電極パッド１６６は活性層１２６から素子の水平方向に放出される光を上部に反射して光抽出効率を向上させ、指向角を制御することができる。
【０２５８】
第２電極パッド１６６の下部で第１絶縁層１３１が一部オープンされて第２導電層１５０と第２電極２４６が電気的に連結され得る。
【０２５９】
パッシベーション層１８０は半導体構造物１２０の上部面と側面に形成され得る。パッシベーション層１８０は第２電極２４６と隣接した領域や第２電極２４６の下部で第１絶縁層１３１と接触することができる。
【０２６０】
第１絶縁層１３１がオープンされて第２電極パッド１６６がこの第２導電層１５０と接触する部分の幅ｄ２２は、例えば４０μｍ〜９０μｍであり得る。４０μｍより小さいと動作電圧が上昇する問題があり、９０μｍより大きいと第２導電層１５０を外部に露出させないための工程マージンの確保が困難であり得る。第２導電層１５０が第２電極２４６の外側領域に露出すると、素子の信頼性が低下し得る。したがって、好ましくは、幅ｄ２２は第２電極パッド１６６の全体幅の６０％〜９５％であり得る。
【０２６１】
第１絶縁層１３１は第１電極１４２を活性層１２６および第２導電型半導体層１２７と電気的に絶縁させることができる。また、第１絶縁層１３１は第２導電層１５０を第１導電層１６５と電気的に絶縁させることができる。
【０２６２】
第１絶縁層１３１は、ＳｉＯ２、ＳｉｘＯｙ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉｘＮｙ、ＳｉＯｘＮｙ、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＡｌＮなどからなる群から少なくとも一つが選択されて形成され得るが、これに限定されない。第１絶縁層１３１は単層または多層で形成され得る。例示的に第１絶縁層１３１は銀Ｓｉ酸化物やＴｉ化合物を含む多層構造のＤＢＲ（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｂｒａｇｇ  ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）でもよい。しかし、必ずしもこれに限定されず、第１絶縁層１３１は多様な反射構造を含むことができる。
【０２６３】
第１絶縁層１３１が反射機能を遂行する場合、活性層１２６から側面に向かって放出される光を上向き反射させて光抽出効率を向上させることができる。紫外線半導体素子は青色光を放出する半導体素子に比べてリセス１２８の個数が多くなるほど光抽出効率はより効果的であり得る。
【０２６４】
第２導電層１５０は第２電極２４６の下部を覆うことができる。したがって、第２電極パッド１６６と、第２導電層１５０、および第２電極２４６は一つの電気的チャネルを形成することができる。
【０２６５】
第２導電層１５０は第２電極２４６を覆い、第１絶縁層１３１の側面と下面に接することができる。第２導電層１５０は第１絶縁層１３１との接着力がよい物質からなり、Ｃｒ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｕなどの物質で構成される群から選択される少なくとも一つの物質およびこれらの合金で構成され得、単一層あるいは複数の層で構成され得る。
【０２６６】
第２導電層１５０が第１絶縁層１３１の側面と上面と接する場合、第２電極２４６の熱的、電気的信頼性が向上され得る。また、第１絶縁層１３１と第２電極２４６の間に放出される光を上部に反射する反射機能を有することができる。
【０２６７】
第２絶縁層１３２は第２導電層１５０を第１導電層１６５と電気的に絶縁させることができる。第１導電層１６５は第２絶縁層１３２を貫通して第１電極１４２と電気的に連結され得る。
【０２６８】
第１絶縁層１３１の厚さは第２電極２４６より厚く第２絶縁層１３２の厚さより薄くてもよい。例示的に第１絶縁層１３１の厚さは３００ｎｍ〜７００ｎｍであり得る。３００ｎｍより薄い場合、電気的信頼性が悪化し得、７００ｎｍより厚いと第２導電層１５０が第１絶縁層１３１の上部と側面に配置される時、第２導電層１５０のステップカバレッジ特性が悪いため剥離やクラックを誘発し得る。剥離やクラックを誘発する場合、電気的信頼性が悪化したり光抽出効率が低下する問題点を引き起こし得る。
【０２６９】
第２絶縁層１３２の厚さは４００ｎｍ〜１０００ｎｍであり得る。４００ｎｍより薄い場合、素子の動作時に電気的信頼性が悪化し得、１０００ｎｍより厚い場合、工程時に素子に加えられる圧力や熱的ストレスによって信頼性が低下され得、工程時間が長くなって素子の単価が高くなる問題を引き起こし得る。第１絶縁層１３１と第２絶縁層１３２の厚さはこれに限定されない。
【０２７０】
半導体構造物１２０の下部面とリセス１２８の形状に沿って第１導電層１６５と接合層１６０が配置され得る。第１導電層１６５は反射率が優秀な物質で構成され得る。例示的に第１導電層１６５はアルミニウムを含むことができる。第１導電層１６５がアルミニウムを含む場合、活性層１２６から放出される光を上部に反射する役割をして光抽出効率を向上させることができる。
【０２７１】
接合層１６０は導電性材料を含むことができる。例示的に接合層１６０は金、錫、インジウム、アルミニウム、シリコン、銀、ニッケル、および銅で構成される群から選択される物質またはこれらの合金を含むことができる。
【０２７２】
基板１７０は導電性物質で構成され得る。例示的に基板１７０は金属または半導体物質を含むことができる。基板１７０は電気伝導度および／または熱伝導度が優秀な金属であり得る。この場合、半導体素子の動作時に発生する熱を迅速に外部に放出することができる。
【０２７３】
基板１７０はシリコン、モリブデン、シリコン、タングステン、銅およびアルミニウムで構成される群から選択される物質またはこれらの合金を含むことができる。
【０２７４】
半導体構造物１２０の上面には凹凸が形成され得る。このような凹凸は半導体構造物１２０から出射する光の抽出効率を向上させることができる。凹凸は紫外線の波長によって平均高さが異なり得、ＵＶ−Ｃの場合、３００ｎｍ〜８００ｎｍ程度の高さを有し、平均５００ｎｍ〜６００ｎｍ程度の高さを有する時に光抽出効率が向上され得る。
【０２７５】
図２７は図２６の平面図であり、図２８は図２７のＡ−Ａ方向断面図である。
【０２７６】
図２７および図２８を参照すると、リセス１２８の直径は２０μｍ〜７０μｍであり得る。リセス１２８の直径は第２導電型半導体層の第１面１２７Ｇに形成された最大直径であり得る。リセス１２８の直径が２０μｍより小さい場合、内部に配置される第１電極１４２の形成時に工程マージンを確保することが難しいため、半導体素子の信頼性が低下し得る。リセス１２８の直径が７０μｍより大きい場合、活性層１２６の面積が減少するため、発光効率が悪化し得る。
【０２７７】
複数個の第１電極１４２が第１導電型半導体層１２４と接触する面積は半導体構造物１２０の水平方向最大断面積の７．４％〜２０％、または１０％〜２０％以下であり得る。
【０２７８】
複数個の第１電極１４２の面積が７．４％未満である場合には十分な電流分散特性を有することができないため光出力が減少し、２０％を超過する場合には活性層１２６および第２電極２４６の面積が過度に減少して動作電圧が上昇し、光出力が減少する問題がある。
【０２７９】
また、複数個のリセス１２８の総面積は半導体構造物１２０の水平方向最大断面積の１０％〜３０％または１３％〜３０％であり得る。リセス１２８の総面積が前記条件を満足しないと第１電極１４２の総面積を７．４％以上２０％以下に制御し難い。また、動作電圧が上昇し、光出力が減少する問題がある。
【０２８０】
第２導電型半導体層１２７の第１面１２７Ｇの面積は半導体構造物１２０の水平方向最大面積からリセス１２８の総面積を除いた面積であり得る。例示的に第２導電型半導体層１２７の第１面の面積は半導体構造物１２０の水平方向最大面積の７０％〜９０％であり得る。
【０２８１】
第２導電型半導体層１２７の第１面１２７Ｇは平面上で複数個のリセス１２８を囲む複数個の第１領域１２７Ｇ−１、および複数個の第１領域１２７Ｇ−１の間に配置される第２領域１２７Ｇ−２を含むことができる。
【０２８２】
第１領域１２７Ｇ−１はリセス１２８の外径と第２電極２４６間の間隔Ｓ１１の総和であり得る。第１領域の面積は１％〜２０％であり得る。
【０２８３】
第２領域１２７Ｇ−２は複数個の第１領域１２７Ｇ−１以外の全体領域であり得る。第２領域１２７Ｇ−２には第２電極２４６が全体的に配置され得る。
【０２８４】
第２領域１２７Ｇ−２は半導体構造物１２０の水平方向最大断面積の５０％〜８９％、または５０％〜７０％であり得る。第２領域１２７Ｇ−２の面積は第２電極２４６が第２導電型半導体層１２７と接触する面積であり得る。
【０２８５】
第２領域１２７Ｇ−２が５０％未満である場合には、第２電極２４６の面積が小さくなって動作電圧が上昇し、ホールの注入効率が低下する問題がある。
【０２８６】
第２領域１２７Ｇ−２が８９％を超過する場合には、第１電極の面積が相対的に小さくなって電子の注入効率が低下する問題がある。製品によっては第２領域１２７Ｇ−２が８９％を超過する場合、電気的特性が低下し得る。したがって、製品が適用される応用分野の要求により光学的、電気的特性を考慮して第２領域を前記範囲内で自由に設計することができる。
【０２８７】
第１電極１４２が第１導電型半導体層１２４と接触する面積と第２電極２４６が第２導電型半導体層１２７と接触する面積は反比例関係を有する。すなわち、第１電極１４２の個数を増やすためにリセス１２８の個数を増やす場合、第２電極２４６の面積が減少することになる。したがって、電気的、光学的特性を高めるためには電子とホールの分散特性がバランスをとらなければならない。したがって、第１電極の面積と第２電極の面積を適正な割合で調節することが重要であり得る。
【０２８８】
複数個の第１電極１４２が第１導電型半導体層１２４に接触する面積と第２電極２４６が第２導電型半導体層１２７に接触する面積の比（第１電極の面積：第２電極の面積）は１：３〜１：９であり得る。
【０２８９】
面積比が１：９より大きくなる場合には、第１電極の面積が相対的に小さくなって電流分散特性が悪化し得る。また、面積比が１：３より小さくなる場合、相対的に第２電極の面積が小さくなって電流分散特性が悪化し得る。
【０２９０】
複数個の第１領域１２７Ｇ−１の全体の面積と第２領域１２７Ｇ−２の面積の比は１：２．５〜１：９０であり得る。面積の比が１：２．５より小さい場合、第２電極２４６の十分なオーミック面積を確保できないため、電気的、光学的特性が低下する問題が発生し得、面積比が１：９０より大きくなる場合には第１領域１２７Ｇ−１の面積が小さくなって工程マージンを確保し難い問題がある。
【０２９１】
図２８を参照すると、第２導電型半導体層１２７の第１面１２７Ｇは２個の隣接したリセス１２８の間に配置される第１−１面Ｓ１０を含むことができる。第１−１面Ｓ１０は第２電極２４６が配置されない第１区間Ｓ１１、および電極が配置される第２区間Ｓ１２を含むことができる。第１−１面Ｓ１０の幅は１７μｍ〜４５μｍであり得る。
【０２９２】
第１−１面Ｓ１０の幅が１７μｍより小さい場合、リセス１２８の間の離隔距離が過度に狭いため第２電極２４６が配置される面積が減って電気的特性が悪化し得、４５μｍより大きい場合、リセス１２８の間の離隔距離が過度に遠くて第１電極１４２が配置され得る面積が狭くなり得るため、電気的特性が悪化し得る。
【０２９３】
第１区間Ｓ１１は第１領域１２７Ｇ−１を構成する単位区間であり得る。また、第２区間Ｓ１２は第２領域１２７Ｇ−２を構成する単位区間であり得る。第２区間Ｓ１２の第１方向幅は前記第１区間Ｓ１１の第１方向幅より大きくてもよい。第１区間Ｓ１１の第１方向幅（リセスから第２電極までの距離）は１μｍ〜１５μｍであり得る。
【０２９４】
第１区間Ｓ１１の幅が１μｍより小さい場合、工程マージンによって第１絶縁層の延長部１３１ａが第１面１２７Ｇに配置されることが困難であり得る。したがって、電気的特性が悪化し得る。第１区間Ｓ１１の幅が１５μｍより大きい場合、第２電極２４６と第１電極１４２の距離が過度に遠いため電気的特性が悪化し得る。したがって、工程マージンと電気的特性を考慮した時、第１区間Ｓ１１の第１方向幅は前記範囲内で配置され得る。
【０２９５】
第２電極２４６は第１絶縁層１３１の延長部１３１ａと４μｍ以下の幅を有する離隔領域Ｓ１３を有することができる。離隔領域Ｓ１３の幅が４μｍより大きい場合、第２電極２４６が配置される面積が狭くなって動作電圧が上昇する問題点が発生し得る。しかし、必ずしもこれに限定されるものではなく、工程方法などの多様な理由によって離隔領域Ｓ１３は形成されなくてもよい。この場合、第２電極２４６が配置され得る領域をより広げることができる長所がある。
【０２９６】
第２導電層１５０は第２電極２４６を完全に囲み、第１絶縁層１３１の側面と下面に接することができる。第２導電層１５０が第１絶縁層１３１の側面と上面と接する場合、第２電極２４６の熱的、電気的信頼性を向上させることができる。また、入射する紫外線光を上部に反射する機能を有することができる。
【０２９７】
第２導電層１５０が第２電極２４６を完全に覆うことになる場合、第２導電層１５０の面積が増加して光を反射できる面積が増加して半導体素子の光抽出効率が向上され得る。すなわち、第１区間Ｓ１１と第２区間Ｓ１２を通過する紫外線光は第２導電層１５０により反射され得る。
【０２９８】
第２導電層１５０は離隔領域Ｓ１３で第２導電型半導体層１２７とショットキー接合され得る。したがって、電流分散が容易となり得る。
【０２９９】
第１面１２７Ｇは平均粗さが７ｎｍ以下に制御され得る。平均粗さが７ｎｍより大きい場合、第２電極２４６および第２導電層１５０の境界面が粗くなって反射率が減少する問題がある。平均粗さは第１面１２７Ｇに形成された凹凸の高さ差を計算した値であり得る。平均粗さは原子顕微鏡（ＡＦＭ）で測定したＲＭＳ（Ｒｏｏｔ−Ｍｅａｎ−Ｓｑｕａｒｅ）値であり得る。
【０３００】
図２９は第２導電層の平面図であり、図３０は最小面積の第２導電層を示す平面図、図３１は最小面積の第２導電層を示す断面図である。
【０３０１】
図２９を参照すると、第２導電層１５０は半導体構造物１２０の最大面積のうちリセス１２８領域を除いたすべての面積をカバーすることができる。このような構成によると、第２導電層１５０は第２電極２４６および第２導電型半導体層１２７を全体的にカバーして光抽出効率が上昇し得る。
【０３０２】
しかし、必ずしもこれに限定されるものではなく、第２導電層１５０は必要に応じて第２電極２４６の下部にのみ配置されてもよい。すなわち、第２導電層１５０は第２電極２４６の面積より小さくてもよい。
【０３０３】
第２導電層１５０が半導体構造物１２０の水平方向最大面積（第１面積）と重なる面積は第２電極２４６の面積の４４％〜１８０％であり得る。第２導電層１５０の全体の面積は半導体構造物以外の領域（例：第２電極パッド領域）まで含むことができる。
【０３０４】
第２導電層１５０が半導体構造物１２０の最大面積と重なる面積は４０％〜９０％であり得る。第２導電層１５０が半導体構造物１２０と重なる面積が４０％未満である場合、第２電極２４６に注入される電流の効率が低下するか第２電極２４６を透過して第２導電層１５０に入射する光を反射できる面積が少ないため、光抽出効率が低下し得る。第２導電層１５０が半導体構造物１２０と重なる面積が９０％である場合にはリセス１２８部分を除いた残りの部分全体をカバーすることができる。
【０３０５】
第２電極２４６の面積は前述した通り、半導体構造物１２０の水平方向最大断面積の５０％以上８９％以下であり得る。
【０３０６】
図３０および図３１を参照すると、第２導電層１５０の面積が第２電極２４６より小さい場合、第２電極２４６は第２導電層１５０の間に露出され得る。
【０３０７】
この場合、第２導電層１５０は第２電極２４６の一部だけをカバーすることができる。したがって、第２導電層１５０は第２電極２４６に進入した光のみを反射することができる。しかし、高い電流で動作する場合に第２導電層１５０を構成する原子のマイグレーションによる素子の信頼性が低下する問題を改善できる長所がある。
【０３０８】
すなわち、半導体素子が適用される応用分野の目的に応じて、第２導電層１５０は第２電極２４６を完全に囲むように配置されてもよく、第２電極２４６上にのみ配置されてもよい。
【０３０９】
図３２は第２導電層の構成を説明するための図面であり、図３３は図３２の第１変形例、図３４は図３２の第２変形例である。
【０３１０】
図３２を参照すると、第２電極２４６の厚さｄ５は１ｎｍ〜１５ｎｍ、または１ｎｍ〜５ｎｍであり得る。第２電極２４６の厚さｄ５が１５ｎｍまたは５ｎｍ以下である場合には吸収する光量が減少し得る。第２電極２４６の厚さは第１絶縁層の厚さより薄くてもよい。
【０３１１】
第２電極２４６の厚さｄ５が１ｎｍ未満の場合、第２電極２４６を正しく配置することが難しいため電気的特性が低下され得、１５ｎｍを超過すると光吸収率が高いため半導体素子の光抽出効率が低下し得る。また、第２電極２４６の厚さが５ｎｍを超過すると第２電極２４６が吸収する光量が増加して半導体素子の光学的特性が低下し得るが、電気的特性が向上され得る。したがって、製品の適用と応用分野で要求する特性に応じて第２電極の厚さは前記範囲内で自由に設計することができる。
【０３１２】
第２導電層１５０はアルミニウムを含む反射層１５１、および第２電極２４６と反射層１５１の間に配置される第１中間層１５２を含むことができる。工程時に発生し得る高温と高圧によって第２電極２４６と第２導電層１５０の間で酸化膜が形成され得る。この場合、第２電極２４６と第２導電層１５０の間で抵抗が増加して電流注入が円滑でないため、半導体素子の電気的特性が低下し得る。実施例では反射層１５１と第２電極２４６の間に第１中間層１５２が配置されてこれらの接着力を向上させ、酸化膜の発生を防止することができる。
【０３１３】
第１中間層１５２はクロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、およびニッケル（Ｎｉ）のうち少なくとも一つを含むことができる。第１中間層１５２の厚さｄ６は０．７ｍ〜７ｎｍであり得る。厚さが０．７ｍより小さい場合、接着効果および拡散防止効果が低下する問題があり、７ｎｍより大きい場合、紫外線吸収量が多くなり得る。
【０３１４】
第１中間層１５２はアルミニウムをさらに含むことができる。この場合、第１中間層１５２と反射層１５１の接着力を向上させることができる。また、第１中間層１５２が離隔領域で第１面１２７Ｇと接触することによって電流拡散特性が改善され得る。
【０３１５】
第２電極２４６と反射層１５１の厚さ比（ｄ５：ｄ７）は１：２〜１：１２０であり得る。反射層１５１の厚さｄ７は３０ｎｍ〜１２０ｎｍであり得る。反射層１５１の厚さが３０ｎｍより小さい場合、紫外線波長帯で反射率が低下する問題があり、厚さが１２０ｎｍより厚くなっても反射効率がほとんど上昇しない。
【０３１６】
図３３を参照すると、反射層１５１の下部には第２中間層１５３が配置され得る。第２中間層１５３は反射層の原子が隣り合った層にマイグレーションされることを防止して半導体素子の信頼性が低下する問題点を改善することができる。第２中間層１５３はＮｉ、Ｔｉ、Ｎｏ、Ｐｔ、Ｗのうち少なくとも一つを含むことができ、厚さは５０ｎｍ〜２００ｎｍであり得る。
【０３１７】
図３４を参照すると、第２中間層１５３の下部には第３中間層１５４が配置され得る。第３中間層１５４は他の層との接合のための層であって、Ａｕ、Ｎｉなどを含むことができる。
【０３１８】
図３５は本発明の第５実施例に係る半導体素子の概念図であり、図３６は図３５の平面図、図３７は図３６のＢ−１部分拡大図、図３８は図３６のＢ−２部分拡大図である。
【０３１９】
図３５を参照すると、実施例に係る半導体素子は図１〜図３で説明した半導体構造物１２０、および図４で説明した各層の構成をそのまま適用することができる。実施例によると、２個のリセス１２８の間に配置された第２導電型半導体層１２７の第１面１２７Ｇに第２電極２４６が複数個で配置され得る。
【０３２０】
図３６〜図３８を参照すると、第１面１２７Ｇはリセス１２８を囲む第１領域１２７Ｇ−１、第１領域１２７Ｇ−１を囲む第２領域１２７Ｇ−２、および第２領域１２７Ｇ−２の間に配置される第３領域１２７Ｇ−３を含むことができる。
【０３２１】
ここで、第１領域１２７Ｇ−１はリセス１２８と第２電極２４６の間の領域であり得る。例示的に第１領域１２７Ｇ−１の面積はリング状であり得る。第１領域１２７Ｇ−１の面積は半導体構造物１２０の水平方向最大面積を基準として１％〜２０％であり得る。
【０３２２】
第２領域１２７Ｇ−２はリセス１２８および第１領域１２７Ｇ−１を除いた残りの面積を有することができる。例示的に第２領域１２７Ｇ−２の内側は円の形状であり、外側は多角の形状であり得る。例示的に外側は八角状であり得るが必ずしもこれに限定されない。第２領域１２７Ｇ−２は第３領域１２７Ｇ−３により区画された複数個であり得る。
【０３２３】
第３領域１２７Ｇ−３は複数個の第２領域１２７Ｇ−２の間に配置され得る。第３領域１２７Ｇ−３は第１電極１４２の電流密度１００％を基準として、電流密度が４０％以下の領域であり得る。したがって、第３領域１２７Ｇ−３は発光に参加する確率が低くてもよい。実施例によると、発光寄与度が低い第３領域１２７Ｇ−３を反射領域で構成して光抽出効率を増加させることができる。
【０３２４】
第１面１２７Ｇは第３領域１２７Ｇ−３と第１面１２７Ｇの縁領域の間に配置される第４領域１２７Ｇ−４をさらに含むことができる。
【０３２５】
第２電極２４６は第２領域１２７Ｇ−２に配置される第２−１電極２４６ａと第４領域１２７Ｇ−４に配置される第２−２電極２４６ｂを含むことができる。
【０３２６】
第２電極２４６は抵抗の低い金属または金属酸化物を含むことができる。しかし、このような第２電極２４６は可視光を反射または透過するが紫外線光を吸収する問題がある。
【０３２７】
したがって、第２電極２４６の面積を電気的特性が大きく低下しない面積まで狭めて活性層１２６から第２導電型半導体層１２７に放出される光を反射させる必要がある。この時、第２電極２４６が配置される第２領域１２７Ｇ−２の面積を狭め第３領域１２７Ｇ−３を広げて反射領域を確保することができる。第２導電層１５０は第１面１２７Ｇに全体的に配置されるため第３領域１２７Ｇ−３に入射した光は第２導電層１５０により反射され得る。
【０３２８】
すなわち、実施例では発光寄与度が低い第３領域１２７Ｇ−３を反射領域に活用することができる。
【０３２９】
第１面１２７Ｇと第２電極２４６が接触する第１接触面積（図３６の第２領域と第４領域の和）は半導体構造物１２０の最大面積を基準として３５％〜６０％であり得る。第１接触面積が３５％より小さい場合、電流分散効率が低下し得る。また、第１接触面積が６０％を超過する場合には第３領域１２７Ｇ−３の面積が小さくなって光抽出効率が減少し得る。
【０３３０】
第１面１２７Ｇと第２電極２４６が接触しない第２接触面積（図３６の第１領域と第３領域の和）は半導体構造物１２０の最大面積を基準として１０％〜５５％であり得る。第２接触面積が１０％より小さい場合、十分な反射効率を有し難く、第２接触面積が５５％より大きい場合には第２領域１２７Ｇ−２の面積が小さくなって電流分散効率が減少する問題がある。
【０３３１】
第２接触面積と第１接触面積の比は１：０．７〜１：６であり得る。この関係を満足すると十分な電流分散効率を有するため光出力が向上され得る。また、十分な反射領域を確保して光抽出効果が向上することもできる。
【０３３２】
図３８を参照すると、第３領域１２７Ｇ−３と第１面１２７Ｇの縁との間の離隔距離ｄ１は１．０μｍ〜１０μｍであり得る。離隔距離ｄ１が１．０μｍより小さい場合、マージンが小さくて公差発生時に第２導電層１５０が正しく形成されないため信頼性が低下し得る。また、離隔距離ｄ１が１０μｍより大きい場合、第２電極２４６が配置される面積が減って半導体素子の電気的特性が低下し得る。
【０３３３】
図３９は、図３７のＢ−Ｂ方向断面図である。
【０３３４】
図３９を参照すると、第２導電型反射層１５１の第１面１２７Ｇは第１方向（Ｘ方向）に最も隣接した２個のリセス１２８の中心の間に配置される第１−１面Ｓ１０を含むことができる。ここで、第１方向は半導体構造物１２０の厚さ方向と垂直な方向であり得る。
【０３３５】
第１−１面Ｓ１０は第１方向に離隔した第２電極２４６が配置される第１区間Ｓ１１、および第２電極２４６の間に配置される第２区間Ｓ１２を含むことができる。第２導電層１５０は第１区間Ｓ１１および第２区間Ｓ１２に配置され得る。第１−１面Ｓ１０の全体幅は１７μｍ〜４５μｍであり得る。
【０３３６】
第１区間Ｓ１１の第１方向全体幅は１２μｍ〜２４μｍであり得る。第１区間Ｓ１１は第２区間Ｓ１２の両脇に２個の分割領域を含むことができる。各分割領域の幅は６μｍ〜１２μｍであり得る。
【０３３７】
第１区間Ｓ１１の全体幅が１２μｍより小さい場合には第２電極２４６の面積が小さくなって電流分散効率が減少する問題があり、２４μｍより大きい場合には第２区間Ｓ１２が狭くなって反射効率が減少する問題がある。
【０３３８】
第２区間Ｓ１２の第１方向幅は５μｍ〜１６μｍであり得る。第２区間Ｓ１２の第１方向幅が５μｍより小さい場合には十分な反射領域を確保し難い問題があり、幅が１６μｍより大きい場合には第２電極２４６が狭くなる問題がある。
【０３３９】
第２区間Ｓ１２は第１電極１４２の電流密度１００％を基準として４０％以下の領域に配置され得る。第２区間Ｓ１２とリセス１２８の中心の間の第１距離（Ｗ２＋Ｓ１３＋Ｓ１１）は最小１７μｍ以上であり得る。リセス１２８の底面の半径Ｗ２は１０μｍ〜３５μｍであり、第３区間Ｓ１３の幅は１μｍ〜５μｍであり、第１区間Ｓ１１の幅は６μｍ〜１２μｍであり得る。したがって、最大離隔距離は５２μｍ以上であり得る。
【０３４０】
第２区間Ｓ１２はリセス１２８の中心から少なくとも１７μｍ以上離隔した領域のうち、電流密度が４０％以下の領域に配置され得る。例示的に第２区間Ｓ１２はリセス１２８の中心から４０μｍ以上離隔した領域に配置され得る。
【０３４１】
半導体素子に複数個のリセス１２８が存在する場合、各リセス１２８から４０μｍ以上離れた第２区間Ｓ１２は互いに重なり得る。したがって、重なった第２区間Ｓ１２の面積はリセス１２８の間の距離により調節され得る。
【０３４２】
この時、第２区間Ｓ１２は第１−１面Ｓ１０の第１方向幅の１／２地点を含むことができる。第１−１面Ｓ１０の第１方向幅の１／２地点は隣接した２個のリセス１２８の間の領域であるため、電流密度が低い確率が高い。しかし、必ずしもこれに限定されるものではなく、複数個のリセスの直径が互いに異なる場合、第１方向幅の１／２地点を必ずしも含まなくてもよい。
【０３４３】
第３区間Ｓ１３は第２電極２４６とリセス１２８の間の領域であり得る。第３区間Ｓ１３の第１方向幅は１μｍ〜５μｍであり得る。
【０３４４】
第２区間Ｓ１２の幅と第１区間Ｓ１１の全体幅の比は１：０．７〜１：５であり得る。前記幅の比を満足する場合、第２接触面積と第１接触面積の比を１：０．７〜１：６に維持することができる。したがって、電流分散効率および光抽出効果が向上され得る。
【０３４５】
図４０は、図３９の第１変形例である。
【０３４６】
図４０を参照すると、第２導電層１５０は第２区間Ｓ１２で反射溝１５０−１を含むことができる。第２区間Ｓ１２に入射した光は反射溝１５０−１により進行経路が変更されて反射され得る。このような構成によると、光を多様な方向に反射して均一度を向上させることができる。
【０３４７】
傾斜面の角度θ５は９０度より大きく１５０度より大きくてもよい。傾斜面の角度が９０度より小さいか１５０度より大きい場合、入射した光の反射角度を多様に変化させることが困難であり得る。傾斜面の角度は底面と傾斜面がなす角と定義することができる。
【０３４８】
反射溝１５０−１の深さは第１絶縁層１３１の厚さと同じであり得る。第１絶縁層１３１の厚さは第２電極２４６の厚さより１１０％〜１３０％厚くてもよい。
【０３４９】
反射溝１５０−１には透光層１３３が配置され得る。透光層１３３の形状と反射溝１５０−１の形状は対応され得る。したがって、透光層１３３の厚さは反射溝１５０−１の厚さと同じであり得る。例示的に反射溝１５０−１は透光層１３３上に第２導電層１５０を形成することによって形成され得る。
【０３５０】
透光層１３３の材質は紫外線波長帯の光を通過させる多様な材質が含まれ得る。例示的に透光層１３３は絶縁層材質を含むことができる。透光層１３３は、ＳｉＯ２、ＳｉｘＯｙ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉｘＮｙ、ＳｉＯｘＮｙ、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＡｌＮのうち少なくとも一つを含むことができるが必ずしもこれに限定されない。
【０３５１】
図４１ａは図３９の第２変形例であり、図４１ｂは第２変形例の平面図である。
【０３５２】
図４１ａを参照すると、第２区間Ｓ１２にはサブリセス１２７、およびサブリセス１２７の内部に配置されるサブ反射層１３５が配置されてもよい。
【０３５３】
サブ反射層１３５はサブリセス１２７の内部に配置され得る。具体的には、サブ反射層１３５はサブリセス１２７内で第１絶縁層１３１上に配置され得る。
【０３５４】
サブ反射層１３５は紫外線波長帯で反射率が高い物質が選択され得る。サブ反射層１３５は導電性物質を含むことができる。例示的にサブ反射層１３５はアルミニウムを含むことができる。サブ反射層１３５の厚さが約３０ｎｍ〜１２０ｎｍである場合、紫外線波長帯の光を８０％以上反射することができる。したがって、活性層１２６から出射した光が半導体層の内部で吸収されることを防止することができる。
【０３５５】
サブ反射層１３５により斜めに出射する光Ｌ１が上向き反射され得る。したがって、半導体構造物１２０内で光吸収を減らし、光抽出効率を向上させることができる。また、半導体素子の指向角を調節することもできる。
【０３５６】
サブ反射層１３５は第２電極２４６の一部を覆うことができる。このような構成によって第１絶縁層１３１と第２電極２４６の間に流入する光を上部に反射させることができる。しかし、アルミニウムのようなサブ反射層１３５はステップカバレッジが相対的に悪いため第２電極２４６を完全に覆うことは好ましくない。
【０３５７】
第２電極２４６の厚さは第１絶縁層１３１の厚さの８０％以下であり得る。このため、サブ反射層１３５および第２導電層１５０が配置される時にステップカバレッジの低下によるサブ反射層１３５あるいは第２導電層１５０のクラックや剥離などの問題を解決することができる。
【０３５８】
サブ反射層１３５の幅はサブリセス１２７の幅と同じであり得る。第１リセス１２８の幅とサブリセス１２７の幅は半導体構造物１２０の第１面１２７Ｇに形成された最大幅であり得る。
【０３５９】
サブ反射層１３５はサブリセス１２７から第２電極２４６に向かって延びた延長部１３５ａを含むことができる。延長部１３５ａはサブリセス１２７によって分離された第２電極２４６を互いに電気的に連結することができる。
【０３６０】
サブ反射層１３５は第２電極２４６と第１絶縁層１３１の間の離隔距離に配置され得、離隔距離内でサブ反射層１３５が第２導電型半導体層１２７とショットキー接合が形成される領域が配置され得、ショットキー接合を形成することによって電流分散が容易となり得る。
【０３６１】
サブ反射層１３５の傾斜部と第２導電型半導体層１２７の第１面がなす角θ４は９０度〜１４５度であり得る。傾き角θ４が９０度より小さい場合、第２導電型半導体層１２７の食刻が難しく、１４５度より大きい場合、食刻される活性層１２６の面積が大きくなって発光効率が低下する問題がある。
【０３６２】
第２導電層１５０はサブ反射層１３５と第２電極２４６を覆うことができる。したがって、第２電極パッド１６６と、第２導電層１５０、サブ反射層１３５、および第２電極２４６は一つの電気的チャネルを形成することができる。第２導電層１５０の構成は前述した構成をすべて適用することができる。
【０３６３】
図４１ｂを参照すると、サブ反射層１３５は複数個のリセス１２８の間に配置されて複数個の発光領域を定義することができる。発光領域の面積は注入電流のレベル、Ａｌの組成により調節され得る。
【０３６４】
図４２は、図３９の第３変形例である。
【０３６５】
第２導電層１５０はアルミニウムを含む反射層１５１、および第２電極２４６と反射層１５１の間に配置される第１中間層１５２を含むことができる。第２電極２４６をＩＴＯで構成する場合、酸素が反射層１５１に浸透してＡｌ２Ｏ３を形成することができる。この場合、反射層１５１の反射効率が低下することになる。実施例では反射層１５１と第２電極２４６の間に第１中間層１５２が配置されてこれらの接着力を向上させ、酸素の浸透を防止することができる。
【０３６６】
第１中間層１５２はクロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、およびニッケル（Ｎｉ）のうち少なくとも一つを含むことができる。第１中間層１５２の厚さは０．７ｍ〜７ｎｍであり得る。第１中間層１５２はアルミニウムをさらに含むことができる。この場合、第１中間層１５２とアルミニウムの接着力を向上させることができる。
【０３６７】
第１中間層１５２は第２区間Ｓ１２、第３区間Ｓ１３で第２導電型半導体層１２７の第１面１２７Ｇと接触することができる。したがって、ショットキー接合によって電流分散効率が向上され得る。
【０３６８】
第２電極２４６と反射層１５１の厚さ比は前記第２導電層１５０の厚さ比は１：２〜１：１２０であり得る。反射層１５１の厚さは３０ｎｍ〜１２０ｎｍであり得る。反射層１５１の厚さが３０ｎｍより小さい場合、紫外線波長帯で反射率が低下する問題があり、厚さが１２０ｎｍより大きくなっても反射効率がほとんど上昇しない。
【０３６９】
図４３は本発明の第６実施例に係る半導体素子の概念図であり、図４４は図４３の平面図である。
【０３７０】
図４３を参照すると、実施例に係る半導体素子は前述した各層の構成をそのまま適用することができる。
【０３７１】
図４４を参照すると、第１面１２７Ｇはリセス１２８が内部に配置される第１領域１２７Ｇ−１、および第１領域１２７Ｇ−１の間に配置される第２領域１２７Ｇ−２を含むことができる。
【０３７２】
第１領域１２７Ｇ−１の直径はリセス１２８の直径の１．０倍〜１．５倍であり得る。第１領域１２７Ｇ−１の直径が１．５倍を超過する場合、第２電極２４６の面積が減って電流分散効率が低下する問題がある。第１領域１２７Ｇ−１はリセス１２８と第２電極２４６の間の領域であり得る。
【０３７３】
第２領域１２７Ｇ−２は複数個の第１領域１２７Ｇ−１以外の残りの領域であり得る。第２領域１２７Ｇ−２には全体的に第２電極２４６が配置され得る。
【０３７４】
第２電極２４６は抵抗の低い金属または金属酸化物を含むことができる。したがって、第２電極２４６は紫外線光を吸収する問題がある。したがって、第２電極２４６の面積を狭めて第２電極２４６が吸収する光量を減らす必要がある。
【０３７５】
第２導電層１５０は第１領域１２７Ｇ−１と第２領域１２７Ｇ−２に配置されるため第１領域１２７Ｇ−１に入射した光は第２導電層１５０により反射され得る。したがって、第２電極２４６が配置される第２領域１２７Ｇ−２の面積を狭め第１領域１２７Ｇ−１を広げると光抽出効率を向上させることができる。この時、電流分散に必要な第２電極２４６の面積を確保しながらもできるだけ反射領域を確保することが重要であり得る。
【０３７６】
第２領域１２７Ｇ−２の面積は半導体構造物１２０の最大面積を基準として３５％〜６０％であり得る。第２領域１２７Ｇ−２の面積が３５％より小さい場合、第２電極２４６の接触面積が小さいため電流分散効率が低下し得る。また、第２領域１２７Ｇ−２の面積が６０％を超過する場合には第１領域１２７Ｇ−１の面積が小さくなって光抽出効率が減少し得る。
【０３７７】
第１領域１２７Ｇ−１の面積は半導体構造物１２０の最大面積を基準として１０％〜５５％であり得る。第１領域１２７Ｇ−１の面積が１０％より小さい場合、十分な反射効率を有することが難しく、第１領域１２７Ｇ−１の面積が５５％より大きい場合には第２領域１２７Ｇ−２の面積が小さくなって電流注入効率が減少する問題がある。
【０３７８】
したがって、第１領域１２７Ｇ−１の面積と第２領域１２７Ｇ−２の面積の比は１：０．７〜１：６であり得る。この関係を満足すると十分な電流分散効率を有するため光出力が向上され得る。また、十分な反射領域を確保して光抽出効果が向上することもできる。
【０３７９】
図４５は、図４４のＣ−Ｃ方向断面図である。
【０３８０】
第２導電型反射層の第１面１２７Ｇは第１方向（Ｘ方向）に最も隣接した第１、第２リセス１２８ａ、１２８ｂの中心の間に配置される第１−１面Ｓ１０を含むことができる。この時、第１方向は半導体構造物１２０の厚さ方向と垂直な方向であり得る。
【０３８１】
第１−１面Ｓ１０は第１区間Ｓ２１、および第１区間Ｓ２１と第１、第２リセス１２８ａ、１２８ｂの間に配置される第２区間Ｓ２２ａ、Ｓ２２ｂを含むことができる。
【０３８２】
第２区間Ｓ２２ａ、Ｓ２２ｂは第１区間Ｓ２１と第１リセス１２８ａの間に配置される第２−１区間Ｓ２２ａ、および第１区間Ｓ２１と第２リセス１２８ｂの間に配置される第２−２区間Ｓ２２ｂを含むことができる。
【０３８３】
第２電極２４６は第１区間Ｓ２１に配置され得る。第２電極２４６は第２区間Ｓ２２ａ、Ｓ２２ｂにのみ配置される場合、第２区間Ｓ２２ａ、Ｓ２２ｂの電流密度を向上させることはできるものの、第１区間Ｓ２１の電流密度は相対的に低くなり得る。また、第２電極２４６が第１区間Ｓ２１と第２区間Ｓ２２ａ、Ｓ２２ｂにすべて配置される場合、第１区間Ｓ２１と第２区間Ｓ２２ａ、Ｓ２２ｂですべて光吸収が発生するため光抽出効率の観点で好ましくない。
【０３８４】
第２導電層は第１区間Ｓ２１および第２区間Ｓ２２ａ、Ｓ２２ｂに配置され得る。したがって、第２電極２４６が配置されない第２区間Ｓ２２ａ、Ｓ２２ｂは反射機能を遂行することができる。
【０３８５】
実施例によると、発光に必要な電流密度を確保して光抽出効率も確保することができるように、第１電極１４２と第２電極２４６の間の距離を適切に決定することが重要であり得る。
【０３８６】
例示的に第１電極１４２の面積が大きい場合、電流分散領域が広くなるため第２区間Ｓ２２ａ、Ｓ２２ｂをより広く確保することができる。したがって、反射領域を広げることができる。しかし、第１電極１４２の面積が小さい場合、電流分散領域が狭くなるため第２区間Ｓ２２ａ、Ｓ２２ｂは狭くなり得る。
【０３８７】
第２−１区間Ｓ２２ｂの第１方向幅と第１リセス１２８ａの直径Ｗ１の比は１：１．２５〜１：１４であり得る。直径の比が１：１．２５より小さくなる場合、リセス１２８の直径が減って第１電極１４２の面積が減少し得る。したがって、第１電極１４２を通じて注入される電流の強度が弱くなって第２区間Ｓ２２ａ、Ｓ２２ｂでの電流密度が弱くなり得る。
【０３８８】
直径の比が１：１４より大きくなる場合、リセス１２８の直径が過度に大きくなるため相対的に第２導電型半導体層の第１面１２７Ｇの面積が減減少することになる。すなわち、第１−１面Ｓ１０の幅が減少することになる。その結果、活性層１２６の面積が減少して発光領域が減少することになる。
【０３８９】
リセス１２８の直径Ｗ１は２０μｍ〜７０μｍであり得る。リセス１２８の直径が２０μｍより小さい場合、内部に配置される第１電極１４２形成時に工程マージンを確保することが難しく、リセス１２８の直径が７０μｍより大きい場合、活性層１２６の面積が減少するため、発光効率が悪化し得る。ここでリセス１２８の直径は第２導電型半導体層の第１面１２７Ｇに形成された最大直径であり得る。
【０３９０】
第１区間Ｓ２１の第１方向幅は６μｍ〜１２μｍであり得る。幅が６μｍより小さい場合には第２電極２４６の面積が小さくなって電流分散効率が減少する問題があり、１２μｍより大きい場合には第２区間Ｓ２２ａ、Ｓ２２ｂが狭くなって反射効率が減少する問題がある。
【０３９１】
第２−１区間Ｓ２２ａおよび第２−２区間Ｓ２２ｂの第１方向幅はそれぞれ５μｍ〜１６μｍであり得る。すなわち、第２区間Ｓ２２ａ、Ｓ２２ｂの全体幅は１０μｍ〜３２μｍであり得る。第２−１区間Ｓ２２ａおよび第２−２区間Ｓ２２ｂの第１方向幅が５μｍより小さい場合には十分な反射領域を確保し難い問題があり、幅が１６μｍより大きい場合には第２電極２４６が狭くなる問題がある。
【０３９２】
第１区間Ｓ２１の幅と第２区間Ｓ２２ａ、Ｓ２２ｂの全体幅の比は１：０．８〜１：５であり得る。前記幅の比を満足する場合、第１領域１２７Ｇ−１の面積と第２領域１２７Ｇ−２の面積の比を１：０．８〜１：６に調節することができる。したがって、電流分散効率および光抽出効果が向上され得る。
【０３９３】
第１区間Ｓ２１は第１−１面Ｓ１０の１／２地点を含むことができる。第２電極２４６が第１−１面Ｓ１０の中心に配置されるため第１区間Ｓ２１の電流密度は上昇し得る。また、第１区間Ｓ２１の電流密度が上昇するため、その間にある第２区間Ｓ２２ａ、Ｓ２２ｂも電流が分散して発光に必要な電流密度を確保することができる。しかし、必ずしもこれに限定されるものではなく、第１リセス１２８ａの直径と第２リセス１２８ｂの直径が変わる場合、第１区間Ｓ２１は第１−１面Ｓ１０の１／２地点から外れることもある。
【０３９４】
図４６は図４５の第１変形例であり、図４７は図４５の第２変形例である。
【０３９５】
第２導電層１５０は第２区間Ｓ２２ａ、Ｓ２２ｂで反射溝１５０−２を含むことができる。第２区間Ｓ２２ａ、Ｓ２２ｂに入射した光は反射溝１５０−２の傾斜面によって進行経路が変更されて反射され得る。このような構成によると、光均一度を向上させることができる。
【０３９６】
反射溝１５０−２の深さは第１絶縁層１３１の厚さと同じであり得る。第１絶縁層１３１の厚さは第２電極２４６の厚さより１１０％〜１３０％厚くてもよい。前述した通り第２電極２４６の厚さは１〜１５ｎｍであり得る。
【０３９７】
反射溝１５０−２には透光層１３１ｂが配置され得る。透光層１３１ｂの形状と反射溝１５０−２の形状は対応され得る。したがって、透光層１３１ｂの厚さは反射溝１５０−２の厚さと同じであり得る。例示的に反射溝１５０−２は透光層１３１ｂ上に第２導電層１５０を配置することによって形成され得る。
【０３９８】
透光層１３１ｂの材質は紫外線波長帯の光を通過させる多様な材質が含まれ得る。例示的に透光層１３１ｂは絶縁層材質を含むことができる。透光層１３１ｂは、ＳｉＯ２、ＳｉｘＯｙ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉｘＮｙ、ＳｉＯｘＮｙ、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＡｌＮのうち少なくとも一つを含むことができるが必ずしもこれに限定されない。
【０３９９】
透光層１３１ｂは第１リセス１２８ａの内部に配置される第１絶縁層１３１が第２導電型半導体層に延びて形成されてもよい。しかし、必ずしもこれに限定されるものではなく、別途の誘電体層を配置することもできる。
【０４００】
図４７を参照すると、第２電極２４６は第１−１面Ｓ１０の中央地点から遠くなるほど密度が低くなるように配置され得る。すなわち、分割された第２電極２４６ｃ、２４６ｄ、２４６ｅが中央から遠くなるほど小さくなるように配置され得る。分割された第２電極２４６ｃ、２４６ｄ、２４６ｅはマスクを利用して選択的に食刻して製作することができる。
【０４０１】
このような構成によると、第１区間Ｓ２１の電流密度を維持しながらも第２区間Ｓ２２ａ、Ｓ２２ｂの電流密度を上昇させることができる。また、第１区間Ｓ２１と第２区間Ｓ２２ａ、Ｓ２２ｂの面積比を１：０．８〜１：６に維持することによって電流分散効率と反射効率を同時に有することができる。
【０４０２】
図４８は本発明の一実施例に係る半導体素子パッケージの概念図であり、図４９は本発明の一実施例に係る半導体素子パッケージの平面図、図５０は図４９の変形例である。
【０４０３】
図４８を参照すると、半導体素子パッケージは溝（開口部、３）が形成された胴体２、胴体２に配置される半導体素子１、および胴体２に配置されて半導体素子１と電気的に連結される一対のリードフレーム５ａ、５ｂを含むことができる。半導体素子１は前述した構成をすべて含むことができる。
【０４０４】
胴体２は紫外線光を反射する材質またはコーティング層を含むことができる。胴体２は複数の層２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅを積層して形成することができる。複数の層２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅは同じ材質であってもよく、異なる材質を含んでもよい。例示的に複数の層２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅはアルミニウム材質を含むことができる。
【０４０５】
溝３は半導体素子から遠くなるほど広くなるように形成され、傾斜面には段差３ａが形成され得る。
【０４０６】
透光層４は溝３を覆うことができる。透光層４はガラス材質であり得るが、必ずしもこれに限定されない。透光層４は紫外線光を有効に透過できる材質であれば特に制限しない。溝３の内部は空いた空間であり得る。
【０４０７】
図４９を参照すると、半導体素子１０は第１リードフレーム５ａ上に配置され、第２リードフレーム５ｂとワイヤーによって連結され得る。この時、第２リードフレーム５ｂは第１リードフレームの側面を囲むように配置され得る。
【０４０８】
図５０を参照すると、半導体素子パッケージは複数個の半導体素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄが配置されてもよい。この時、リードフレームは第１〜第５リードフレーム５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅを含むことができる。
【０４０９】
第１半導体素子１０ａは第１リードフレーム５ａ上に配置されて第２リードフレーム５ｂとワイヤーで連結され得る。第２半導体素子１０ｂは第２リードフレーム５ｂ上に配置されて第３リードフレーム５ｃとワイヤーで連結され得る。第３半導体素子１０ｃは第３リードフレーム５ｃ上に配置されて第４リードフレーム５ｄとワイヤーで連結され得る。第４半導体素子１０ｄは第４リードフレーム５ｄ上に配置されて第５リードフレーム５ｅとワイヤーで連結され得る。
【０４１０】
半導体素子は多様な種類の光源装置に適用され得る。例示的に光源装置は殺菌装置、硬化装置、照明装置、および表示装置および車両用ランプなどを含む概念であり得る。すなわち、半導体素子はケースに配置されて光を提供する多様な電子デバイスに適用され得る。
【０４１１】
殺菌装置は実施例に係る半導体素子を具備して所望の領域を殺菌することができる。殺菌装置は浄水器、エアコン、冷蔵庫などの生活家電に適用され得るが必ずしもこれに限定されない。すなわち、殺菌装置は殺菌が必要な多様な製品（例：医療機器）にすべて適用され得る。
【０４１２】
例示的に浄水器は循環する水を殺菌するために、実施例に係る殺菌装置を具備することができる。殺菌装置は水が循環するノズルまたは吐出口に配置されて紫外線を照射することができる。この時、殺菌装置は防水構造を含むことができる。
【０４１３】
硬化装置は実施例に係る半導体素子を具備して多様な種類の液体を硬化させることができる。液体は紫外線が照射されると硬化する多様な物質をすべて含む最広義の概念であり得る。例示的に硬化装置は多様な種類のレジンを硬化させることができる。または硬化装置はマニキュアのような美容製品を硬化させるのに適用されてもよい。
【０４１４】
照明装置は基板と実施例の半導体素子を含む光源モジュール、光源モジュールの熱を発散させる放熱部および外部から提供された電気的信号を処理または変換して光源モジュールに提供する電源提供部を含むことができる。また、照明装置は、ランプ、ヘッドランプ、または街路灯などを含むことができる。
【０４１５】
表示装置はボトムカバー、反射板、発光モジュール、導光板、光学シート、ディスプレイパネル、画像信号出力回路およびカラーフィルタを含むことができる。ボトムカバー、反射板、発光モジュール、導光板および光学シートはバックライトユニット（Ｂａｃｋｌｉｇｈｔ  Ｕｎｉｔ）を構成することができる。
【０４１６】
反射板はボトムカバー上に配置され、発光モジュールは光を放出することができる。導光板は反射板の前方に配置されて発光モジュールから発散する光を前方に案内し、光学シートはプリズムシートなどを含んでなり、導光板の前方に配置され得る。ディスプレイパネルは光学シートの前方に配置され、画像信号出力回路はディスプレイパネルに画像信号を供給し、カラーフィルタはディスプレイパネルの前方に配置され得る。
【０４１７】
半導体素子は表示装置のバックライトユニットとして使われる時にエッジタイプのバックライトユニットとして使われるか直下タイプのバックライトユニットとして使われ得る。
【０４１８】
半導体素子は前述した発光ダイオードの他にレーザーダイオードでもよい。
【０４１９】
レーザーダイオードは、発光素子と同様に、前述した構造の第１導電型半導体層と活性層および第２導電型半導体層を含むことができる。そして、ｐ−型の第１導電型半導体とｎ−型の第２導電型半導体を接合させた後、電流を流した時に光が放出されるｅｌｅｃｔｒｏ−ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（電界発光）現象を利用するが、放出される光の方向性と位相において差がある。すなわち、レーザーダイオードは励起放出（ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ）という現象と補強干渉現象などを利用して一つの特定の波長（単色光、ｍｏｎｏｃｈｒｏｍａｔｉｃ  ｂｅａｍ）を有する光が同じ位相を有して同じ方向に放出され得、このような特性によって光通信や医療用装備および半導体工程装備などに使われ得る。
【０４２０】
受光素子としては、光を検出してその強度を電気信号に変換する一種のトランスデューサーである光検出器（ｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒ）を例に挙げることができる。このような光検出器として、光電池（シリコン、セレン）、光出力導電素子（硫化カドミウム、セレン化カドミウム）、フォトダイオード（例えば、ｖｉｓｉｂｌｅ  ｂｌｉｎｄ  ｓｐｅｃｔｒａｌ  ｒｅｇｉｏｎやｔｒｕｅ  ｂｌｉｎｄ  ｓｐｅｃｔｒａｌ  ｒｅｇｉｏｎでピーク波長を有するＰＤ）、フォトトランジスタ、光電子増倍管、光電管（真空、ガス封入）、ＩＲ（Ｉｎｆｒａ−Ｒｅｄ）検出器などがあるが、実施例はこれに限定されない。
【０４２１】
また、光検出器のような半導体素子は一般的に光変換効率が優秀な直接遷移半導体（ｄｉｒｅｃｔ  ｂａｎｄｇａｐ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）を利用して製作され得る。または光検出器は構造が多様であるため、最も一般的な構造としてはｐ−ｎ接合を利用するｐｉｎ型光検出器と、ショットキー接合（Ｓｃｈｏｔｔｋｙ  ｊｕｎｃｔｉｏｎ）を利用するショートキー型光検出器と、ＭＳＭ（Ｍｅｔａｌ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｍｅｔａｌ）型光検出器などがある。
【０４２２】
フォトダイオード（Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）は発光素子と同様に、前述した構造の第１導電型半導体層と活性層および第２導電型半導体層を含むことができ、ｐｎ接合またはｐｉｎ構造で構成される。フォトダイオードは逆バイアスあるいはゼロバイアスを加えて動作することになり、光がフォトダイオードに入射すると電子と正孔が生成されて電流が流れる。この時、電流の大きさはフォトダイオードに入射する光の強度にほとんど比例し得る。
【０４２３】
光電池または太陽電池（ｓｏｌａｒ  ｃｅｌｌ）はフォトダイオードの一種であって、光を電流に変換することができる。太陽電池は、発光素子と同様に、前述した構造の第１導電型半導体層と活性層および第２導電型半導体層を含むことができる。
【０４２４】
また、ｐ−ｎ接合を利用した一般的なダイオードの整流特性を通じて電子回路の整流器として利用されることもでき、超高周波回路に適用されて発振回路などに適用され得る。
【０４２５】
また、前述した半導体素子は必ずしも半導体でのみ具現されず、場合により金属物質をさらに含むこともできる。例えば、受光素子のような半導体素子はＡｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｎ、Ｚｎ、Ｓｅ、Ｐ、またはＡｓのうち少なくとも一つを利用して具現され得、ｐ型やｎ型ドーパントによってドーピングされた半導体物質や真性半導体物質を利用して具現されてもよい。
【０４２６】
以上、実施例を中心に説明したがこれは単に例示に過ぎないものであって、本発明を限定するものではなく、本発明が属する分野の通常の知識を有する者であれば、本実施例の本質的な特性を逸脱しない範囲で以上で例示されていない多様な変形と応用が可能であることが分かるはずである。例えば、実施例に具体的に示された各構成要素は変形して実施できるものである。そして、このような変形と応用に関係した差異点は添付された特許請求の範囲で規定する本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３ａ】
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【図１３ｂ】
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【図１４ａ】
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【図１４ｂ】
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【図１４ｃ】
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【図１４ｄ】
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【図１４ｅ】
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【図１５ａ】
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【図１５ｂ】
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【図１６ａ】
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【図１６ｂ】
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【図１７ａ】
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【図１７ｂ】
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【図１８ａ】
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【図１８ｂ】
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【図１９ａ】
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【図１９ｂ】
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【図２０ａ】
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【図２０ｂ】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１ａ】
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【図４１ｂ】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【手続補正書】
【提出日】平成31年3月13日(2019.3.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１半導体層、第２半導体層、および活性層を含む半導体構造物；
前記第１半導体層の第１面上に配置される第１電極；
前記第２半導体層の第１面上に配置される第２電極；
前記第１半導体層の前記第１面、前記第２半導体層の前記第１面、および前記活性層の側面上に配置される第１絶縁層；および
前記第１電極および前記第１半導体層上に配置される第１カバー電極を含み、
前記活性層は、前記第１半導体層の前記第１面と、前記第２半導体層の前記第１面の反対の前記第２半導体層の第２面との間に配置され、
前記第１絶縁層および前記第１電極は、前記第１半導体層の前記第１面上で分離され、
前記第１カバー電極は、前記第１半導体層の前記第１面と交差する第１方向において、前記第１絶縁層と重なる、半導体素子。
【請求項２】
前記第１絶縁層および前記第１電極は、前記第１半導体層の前記第１面上で１μｍから１０μｍの範囲の距離で分離されている、請求項１に記載の半導体素子。
【請求項３】
前記第１カバー電極は、前記第１半導体層の前記第１面と平行な第２方向において、前記第１半導体層の前記第１面上の前記第１絶縁層の一部と重なる、請求項１に記載の半導体素子。
【請求項４】
前記第２方向において前記第１カバー電極と重なる前記第１絶縁層の前記一部は、前記第２方向において４μｍ未満の幅を備える、請求項３に記載の半導体素子。
【請求項５】
前記第２方向において前記第１カバー電極と重なる前記第１絶縁層の前記一部の第１面積は、前記第１半導体層の前記第１面の前記第１絶縁層と前記第１電極の間の領域の第２面積よりも狭い、請求項３に記載の半導体素子。
【請求項６】
前記第１面積に対する前記第２面積の比は、１：０．１５と１：１の間である、請求項５に記載の半導体素子。
【請求項７】
前記第２電極上に配置される第２カバー電極；および
前記第１カバー電極、前記第２カバー電極、および前記第１絶縁層上に配置される第２絶縁層をさらに含む、請求項１に記載の半導体素子。
【請求項８】
前記第１絶縁層は、前記第２半導体層の前記第１面上で前記第２電極と離隔され、
前記第２カバー電極は、前記第２半導体層の前記第１面と交差する第３方向において、前記第１絶縁層と重なる、請求項７に記載の半導体素子。
【請求項９】
前記第２絶縁層は、前記第１カバー電極上の第１開口および前記第２カバー電極上の第２開口を含み、
前記半導体素子は、
前記第２絶縁層の前記第１開口内且つ前記第１カバー電極上に配置される第１バンプ電極；および
前記第２絶縁層の前記第２開口内且つ前記第２カバー電極上に配置される第２バンプ電極を含む、請求項７に記載の半導体素子。
【請求項１０】
前記第１半導体層および前記第２半導体層のそれぞれは、Ｉｎｘ１Ａｌｙ１Ｇａ１−ｘ１−ｙ１Ｎ（０≦ｘ１≦１、０＜ｙ１≦１、０≦ｘ１＋ｙ１≦１）の組成式を有する材料を含み、
前記半導体素子は、紫外線（ＵＶ）−Ｃを放射する、請求項１に記載の半導体素子。
【請求項１１】
前記第１電極は、前記第１半導体層の前記第１面と対向する第１面および前記第１半導体層の前記第１面の反対の第２面を含み、
前記第１電極は、前記第１方向において、前記第１電極の前記第２面から延在する突起部、および前記第１電極の前記第２面上且つ前記突起部の間に配置される溝を含み、
前記第１カバー電極は、前記第１電極の前記溝内に延在する、請求項１に記載の半導体素子。
【請求項１２】
前記第１電極の前記突起部と前記第１カバー電極の間の酸化膜をさらに含む、請求項１０に記載の半導体素子。
【請求項１３】
前記第２電極上に配置される第２カバー電極をさらに含み、
前記半導体素子の平面図は、前記第２半導体層の前記第１面の反対の前記第２カバー電極の面を含む発光領域、および前記第１半導体層の前記第１面の反対の前記第１カバー電極の面を含む非発光領域を含み、
前記非発光領域の面積は、前記発光領域の面積よりも狭い、請求項１に記載の半導体素子。
【請求項１４】
前記発光領域の前記面積に対する前記非発光領域の前記面積の比は、１：１．１と１：１．１５の間である、請求項１３に記載の半導体素子。
【請求項１５】
前記第２カバー電極は、第１平面方向に延在する複数の第２枝電極および前記複数の第２枝電極を連結する第２連結電極を含み、前記第１カバー電極は、前記複数の第２枝電極の間に配置される複数の第１枝電極および前記複数の第１枝電極を連結する第１連結電極を含む、請求項１３に記載の半導体素子。
【請求項１６】
第１半導体層、第２半導体層、および活性層を含む半導体構造物；
前記第１半導体層の第１面上に配置される第１電極；
前記第２半導体層の第１面上に配置される第２電極；
前記第１半導体層の前記第１面、前記第２半導体層の前記第１面、および前記活性層の側面上に配置される第１絶縁層；
前記第１電極上に配置される第１カバー電極；
前記第２電極上に配置される第２カバー電極；
前記第１カバー電極、前記第２カバー電極、および前記第１絶縁層上に配置される第２絶縁層を含み、
前記活性層は、前記第１半導体層の前記第１面と、前記第２半導体層の前記第１面の反対の前記第２半導体層の第２面との間に配置され、
前記第２絶縁層は、前記第１カバー電極上の第１開口および前記第２カバー電極上の第２開口を含み、
前記半導体素子の平面図は、前記第２絶縁層の前記第２開口内の前記第２カバー電極の面を含む発光領域、および前記第２絶縁層の前記第１開口内の前記第１カバー電極の面を含む非発光領域を含み、
前記非発光領域の第１面積は、前記発光領域の第２面積よりも狭い、半導体素子。
【請求項１７】
前記発光領域の前記第２面積に対する前記非発光領域の前記第１面積の比は、１：１．１と１：１．１５の間である、請求項１６に記載の半導体素子。
【請求項１８】
前記発光領域の前記第２面積に対する前記発光領域の周長の比は、０．０２と０．０５［１／μｍ］の間である、請求項１６に記載の半導体素子。
【請求項１９】
前記第２カバー電極は、第１平面方向に延在する複数の第２枝電極および第２平面方向に延在して前記複数の第２枝電極を連結する第２連結電極を含み、前記第１カバー電極は、前記第１平面方向に延在し且つ前記複数の第２枝電極の間に配置される複数の第１枝電極および前記第２平面方向に延在して前記複数の第１枝電極を連結する第１連結電極を含む、請求項１６に記載の半導体素子。
【請求項２０】
前記第２絶縁層の前記第１開口内且つ前記第１カバー電極上に配置される第１バンプ電極；および
前記第２絶縁層の前記第２開口内且つ前記第２カバー電極上に配置される第２バンプ電極をさらに含む、請求項１６に記載の半導体素子。
【国際調査報告】
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